DE3020993A1

DE3020993A1 - Drehschwingungsdaempfer mit viskosem daempfungsmedium

Info

Publication number: DE3020993A1
Application number: DE3020993A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. 1000 Berlin Conseur
Original assignee: Hasse and Wrede GmbH
Current assignee: Hasse and Wrede GmbH
Priority date: 1980-06-03
Filing date: 1980-06-03
Publication date: 1981-12-10
Also published as: GB2079893A; GB2079893B; US4422347A

Description

CARL HASSE & WREDE GMBH Berlin, 22.5.1980

Werkzeugmaschinenfabrik TPl/hn-so

Mohriner Allee 30-42 - 1623 1000 Berlin 47

Drehschwingungsdämpfer mit viskosem Dämpfungsmedium

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches'!.

Derartige Drehschwingungsdämpfer bestehen aus einer durch einen Schwungring gebildeten seismischen Masse, die - von einem viskosem Dämpfungsmedium umgeben —in einem hermetisch geschlossenen, mit der zu dämpfenden Welle verbundenen Gehäuse drehelastisch gelagert ist. Drehschwingungsdämpfer nach der im Gattungsbegriff genannten Konstruktion können auch so aufgebaut sein, daß in Umkehrung der vorbeschriebenen Bauform die seimsische Masse außen liegt und das mit der zu dämpfenden Welle verbundene Konstruktions- bzw. Trägerteil umfaßt.

Drehschwingungsdämpfer der in Rede stehenden Art dienen insbesondere dazu, schädliche Drehschwingungen rotierender Wellen, insbesondere von Kurbelwellen, zu dämpfen.

Bekannt sind Schwingungsdämpfer mit Bl attf eder-,g'estlitztem Schwungring (DE-OS 28 18 295), bei welchen radial angeordnete Biegefedern einerseits in der Nabe des Dämpfergehäuses, andererseits am Außenumfang des Schwungrings befestigt sind. Dieses Konstruktionsprinzip hat den Nachteil, daß die Biegefedern den Schwungring radial durchdringen, wobei ein erheblicher Teil der seismischen Masse verloren geht. Ferner beanspruchen die Feder-Einspannstellen, an denen große Momente übertragen werden, kostbaren Bauraum.

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Bekannt sind ferner Drehschwingungstilger mit Biegefecergefesseltem Schwungring (DE-OS 28 18 296), deren großflächige Führungsfedern ebenfalls einen Teil des Arbeitsraums im Dämpfergehäuse belegen, der eigentlich der seismischen Masse vorbehalten sein sollte. Darüberhinaus haben diese Federn trotz großen Bauaufwands den Nachteil, daß sie den Schwungring in Richtung der Kurbelwellenachse nur mangel haft führen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die "seismische Masse eines Drehschwingungsdämpfers durch Federn zu führen, die von der Dämpfergröße weitgehend unabhängig sind, möglichst wenig Raum beanspruchen und nur kleine Einspannmomente, also anspruchslose Einspannstellen erfordern.

Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die Merkmale nach dem Patentanspruch 1.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.

Die seismische Masse wird durch eine vorzugsweise ungerade Anzahl metallischer Biegefedern, mindestens jedoch durch 3 Federn, exakt zentrisch geführt,die einerseits im primärseitigen Wabenteil, andererseits in der seismischen Masse befestigt sind. Von den 6 möglichen Freiheitsgraden der Relativbewegung sollen nur kleine Drehschwingungen um die gemeinsame Rotationsachse möglich sein, die übrigen 5 Freiheitsqrade werden gesperrt. Dank der Anordnung der flächigen BiegefeKdern in Längsschnittebenen des Dämpfers erhält die seismische Masse die radial und axial steife und exakte Führung, andererseits die Freiheit zu federnd rückgestellten Drenscnwingungen.

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BAD ORIGINAL

Die nutzbare Länge einer reinen Biegefeder hängt ab von den Einflußgrößen: aufgeprägter Schwingwinkel der seismischen Masse, statische und dynamische Stützlast, Biegewechselfestigkeit des Federwerkstoffes und Herstellbarkeit. Diese Baulänge, zu der sich noch die Ausdehnung der Einspannstellen addiert, ist in einem Dämpfer des üblichen Durchmesser - Breiten - Verhältnisses schwerlich unterzubringen. Die Federn werden kleiner, wenn sie außer durch Biegung auch auf Torsion beansprucht werden. Die vorliegende Erfindung zeigt, wie durch zweckentsprechende Gestaltung der Federn Bauraum gespart werden kann, so daß nur ein verhältnismäßig geringer Anteil der wirksamen seismischen Masse den Führungsorganen geopfert werden muß.

Die Einspannmomente der Führungsfedern werden zu Null, wenn die Einspannstellen in einem Punkt zusammenfallen. Dieser theoretischen Forderung kommt die vorliegende Erfindung nahe, derzufolge die Einspannstellen der Federn so dicht wie '^: möglich benachbart liegen. Wegen der kleinen Einspannmomente können die Befestigungsmittel für die Federn sehr einfach und platzsparend ausgebildet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen e^äutert.

Fig.l ist die Ansicht eines geöffneten Drehschwingungsdämpfers mit hermetisch gekapselter, drehelastisch geführter seismischer Masse, i.a. Schwungring genannt;

Fig.2 stellt einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig.l dar;

Fig.3 ist der Längsschnitt durch Fig.2 bei einem Schwingungsdämpfer mit breitem Gehäuse;

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Fig.4 ist der Längsschnitt durch Fig.2 bei einem Schwingungsdämpfer mit schmalem Gehäuse;

Fig.5 zeigt den Längsschnitt eines Dämpfers, bei dem die seismische Masse außen liegt und die primärseitige Flanschpartie umgreift.

In Fig.l ist ein geöffneter Drehschwingungsdämpfer dargestellt, der aus dem Gehäuse 1 und der seismischen Masse in Form des Schwungringes 2 besteht. Der radial innen befindliche Flansch 3 dient zum Anschließen des Drehschwingungsdämpfers an die zu dämpfende Welle. Die peripheren und seitlichen Spalte 4 zwischen dem Gehäuse 1 und dem Schwungring 2 in der Größe einiger Zehntelmillimeter sind mit einem viskosen Dämpfungsmedium gefüllt. Im Betrieb dreht ■ sich der mit einer Welle verbundene Dämpfer um seine Rotationsachse, wobei der Schwungring 2 relativ zum Gehäuse 1 kleine Schwingwinkelamplituden vollführt. Dabei wird das viskose Dämpfungsmedium in den Spalten 4 wechselnd gescnert.

Der Drehschwingungsdämpfer nach der Erfindung weist Führungsfedern 5 auf, wie sie die Längsschnitte nach Fig.3 und 4 erkennen lassen. Im dargestelletn Ausführungsbeispiel ist ein Drehschwingungsdämpfer mit drei gleichmäßig verteilten Führungsfedern 5 wiedergegeben, die einerseits am Innenumfang des Gehäuses 1, andererseits am Innenumfang des Schwungringes 2 befestigt sind. Es kann auch eine andere Verteilung der Führungsfedern 5 gewählt werden; die Anzahl der Federn soll zum Ausgleich radialer Spannungen vorzugsweise ungerade sein.

In der vergrößerten Teilansicht von Fig.2 erkennt man die Führungsfeder 5 mit den beiden erfindungsgemäß dicht benach—

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harten Einspannkloben 6 und 7, Zum Abbau von Kerbspannunga.n am Übergang zur freien Feaerlänge sind die Spannkloben 6 und 7 dicker ausgeführt als die eigentliche Feder, und der Übergang vom Kloben zur Feder ist sorgfältig gerundet.

Die Einspannkloben 6 und 7 sind in Gehäuse 1 und seismischer Hasse 2 wahlweise

- durch Einpressen in eine mit Untermaß gearbeitete Aufnahmenut

- durch Kleben, Löten oder ein anderes Fügeverfahren mit Werkstoffzusatz in einer Aufnahmenut mit Spielpassung

- durch Elektronenstrahl- oder Laserstrahlschweißen

oder durch ein anderes geeignetes Verfahren unverscnieblich und schwingungssicher befestigt.

Im Bereich der freien Federlänge wird die seismische Masse in Form einer Kammer 8 ausgespart, damit sich die Feder unter dem Einfluß der Drehschwingungen ungehindert und zwangfrei verformen kann.

In Fig.3 ist ein halber Schnitt durch den Drehschwingungsdämpfer von Fig.l dargestellt, wobei die Rotationsachse des Dämpfers in der Schnittebene liegt. In Dämpfern von ausreichender Breite laßt sich die hier dargestellte Führungsf-^der 5 von fast kreisförmiger Gestalt unterbringen, die unu¹- dem Einfluß von Biegung und Torsion die geringste Werkstoffbeanspruchung aufweist. In radialer Richtung dicht benachbart liegen die beiden Einspannkloben 6 und 7, die in achsparallelen Nuten von Gehäuse 1 und seismischer Masse befestigt sind.

Das Gehäuse ist in Fig.3 als C-Typ mit dicht geschweißtem Deckel dargestellt. Denkbar sind aucn geschweißte Gehäuse der Bauform L, Gehäuse mit dicht gerolltem Deckel ("rolled cover"), Gehäuse mit geschraubtem Deckel ("bolted cover")

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sowie alle anderen hermetiscn dichten Dämpfergehäuse mit innen liegendem Schwungring.

Bei einem Dämpfer mit exakt federgeführter Sekundärmasse sind die Arbeitsspalte 4 so bemessen, daß die Wechselscher— oeanspruchung des Dämpfungsmediums an jedem Flächenelement gleich groß ist: Die Spaltweite nimmt mit dem Dämpferradius zu.

Im Gegensatz zu Fig.3 besitzt der Dämpfer der Fig.4 aus Platzgründen nur eine geringe Breite. Die optimale kreisförmige Feder muß daher ersetzt werden durch eine längliche, nach radial auswärts gerichtete Ausführung. Auch bei dieser Führungsfeder 5 liegen die Einspannkloben 6 und 7 in der radialen Erstreckung dicht nebeneinander, so daß die Einspannmomente klein bleiben.

Führungsfedern 5 lassen sich auch einsetzen, wenn die seismische Masse 2 in der radialen und axialen Erstreckung außen liegt und gegenüber dem Flanschteil 3 Relativschwingungen ausführt. Da der Arbeitsspalt 4 auch bei dieser Konstruktion mit viskosem Dämpfungsmedium gefüllt wird, bedarf es hier zweier schleifender Dichtungen 9. Die elastische und dämpfende Wirkung des Dämpfungsmediums im Arbeitsspalt 4 kann bei Bedarf und auf bekannte Art und Weise durch zusätzliche Scherflächen oder Verdrängungskammern erhöht werden.

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ORIGINAL INSPECTED

Bezugszeichenliste

1 = Gehäuse

2 = seismische Masse (Schwungring)

3 = Flansch

4 = Arbeitsspalt

5 = Führungsfeder

6 = Einspannkloben, gehäuseseitig

7 = Einspannkloben, sekundärseitig

8 = Kammer

9 = schleifende Dichtung

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Leerseite

Claims

CARL HASSE & WREDE GMBH Berlin, 22.5.1980

Werkzeugmaschi nenfabri k TPl/hn-so

Mohriner Allee 30-42 - 1623 1000 Berlin 47

Patentansprüche

■ Iy Drehschwingungsdämpfer mit viskosem Dämpfungsmedium, insbesondere für Kolbenmaschinen, bestehend aus einer rotationssymme-

,c trischen, seismischen Masse, die gegenüber einem mit der zu dämpfenden Welle verbundenen, rotationssymmetrischen Primärteil in enger räumlicher Nachbarschaft drehbar gelagert ist, wobei die Spalträume zwischen dem Primärteil und der seismischen Masse mit einem viskosem Dämpfungsmedium gefüllt sind und Federn die seismische Masse mit dem

2Q Primärteil verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn bogenförmig verlaufen und nahezu geschlossen sind, derart, daß die mit dem Primärteil bzw. mit der seismischen Masse verbundenen Enden der Federn engen Abstand zueinander aufweisen.
2. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, d?" die Enden der Federn in Form von Einspannkloben (6_S 7) in der Längs,-hnittebene angeordnet sind und einen gegenseitigen Abstand von höchstens etwa 2 mm besitzen.
3. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 2_S dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannkloben auf verschiedenen Halbmessern angeordnet sind.
4. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 2₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannkloben auf gleichen Halbmessern angeordnet sind.

ORIGINAL /NSPECTED
5. Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (5) durch einen Längspressverband mit Reibschluß in den angrenzenden Bauteilen befestigt sind.
6. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (5) durch Kleben, Löten oder dergleichen Verfahren mit Werkstoffzusatz befestigt sind.
7. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (5) durch Elektronenstrahl- oder Laserstrahlschweißen befestigt sind.

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