DE3529687A1 - Drehschwingungstilger fuer eine antriebswelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungstilger für eine Antriebswelle, insbesondere für den Antriebswellenstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer über ein federndes Verbin­ dungsglied an einer Nabe angeschlossenen Drehmasse.

Drehschwingungstilger dieser Art sind bekannt (DE-OS 28 31 076). Sie dienen zur Tilgung bestimmter Frequenzen, die durch Drehmomentschwankungen in Antriebswellen erregt werden und wirken besonders stark bei Resonanz. Nachteilig ist bei den bekannten Drehschwingungstilgern, daß die Tilgerwirkung auf einen engen Frequenzbereich beschränkt ist. Der Tilger muß daher immer gut abgestimmt sein und für jede Störschwingung ist ein gesonderter Drehschwingungstilger erforderlich.

Der bekannte Drehschwingungstilger besteht aus einer konzen­ trisch um eine mit der Antriebswelle verbindbare Nabe ange­ ordnete Ringmasse, die über einen elastischen Zwischenkör­ per mit der Nabe verbunden ist. In den elastischen Zwischen­ körper ist ein Zwischenring aus einem festen Material einge­ bettet, der den elastischen Zwischenkörper in einen Außen­ ring und einen Innenring teilt. Hierdurch soll eine Verstei­ fung des elastischen Zwischenkörpers in radialer Richtung erreicht werden, durch die in Verbindung mit weiteren Maß­ nahmen Taumelbewegungen der Ringmasse herabgesetzt oder ausgeschaltet werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehschwing­ ungstilger der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine weitere Eigenresonanz hat und dadurch zur Tilgung von wenig­ stens zwei Störschwingungen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das federnde Verbindungsglied aus zwei hintereinander geschal­ teten Drehfedern unterschiedlicher Federsteifigkeit besteht und daß Mittel vorgesehen sind, die eine Verformung der weicheren Drehfeder beenden, wenn die Drehmasse um einen be­ stimmten Drehwinkel gegenüber der Nabe verdreht ist. Hier­ durch wird ein Drehschwingungstilger geschaffen, dessen Eigen­ resonanz sich ändert, indem die wirksame Federsteifigkeit des federnden Verbindungsgliedes geändert wird, wenn der Dreh­ winkel der Drehmasse einen bestimmten Wert überschreitet. Der erfindungsgemäße Drehschwingungstilger ist daher zur Tilgung mehrererDrehschwingungen unterschiedlicher Amplitude geeignet.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Drehschwingungstilgers wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch erzielt, daß das federnde Verbindungsglied eine Nebendreh­ masse enthält, die zwischen die beiden Drehfedern geschaltet ist. Hierdurch erhält der erfindungsgemäße Drehschwingungs­ tilger mehrere Eigenresonanzen, wovon eine in Abhängigkeit von dem Verdrehwinkel, beispielsweise bei sehr hohen Dreh­ momentschwankungen wirksam ist. Weiterhin erhält der Kon­ strukteur neben der Auslegung der Drehfedern durch die Be­ messung der Nebendrehmasse eine weitere Möglichkeit zur Ab­ stimmung des Drehschwingungstilgers auf die jeweils benötigte Tilgerfrequenz.

Verschiedene konstruktive Ausgestaltungen des erfingungsge­ mäßen Drehschwingungstilgers sind möglich.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung wird beispielsweise dadurch erreicht, daß die Nebendrehmasse durch die Drehfeder größerer Steifigkeit mit der Nabe verbunden ist. Hierbei liegen die Mittel zur Begrenzung des Verformungsweges der Drehfeder kleinerer Steifigkeit radial außerhalb der Nebendrehmasse und können je nach Ausgestaltung zur Erhöhung des Trägheits­ momentes der Drehmasse oder der Nebendrehmasse beitragen. Vorzugsweise werden nach einem weiteren Vorschlag der Er­ findung zur Begrenzung des Verformungsweges der weicheren Drehfeder starre Anschläge verwendet.

Die Nebendrehmasse kann erfindungsgemäß aus einem Zwischen­ ring bestehen, der zwischen der Nabe und einem die Drehmasse bildenden Außenring angeordnet ist und der durch elastische Zwischenkörper aus einem elastomeren Werkstoff mit der Nabe und dem Außenring verbunden ist. Der Drehschwingungstilger besteht somit aus zwei konzentrisch um die Nabe ineinander angeordneten Masseringen, und benötigt daher nur einen klei­ nen axialen Einbauraum. Ist bei einer solchen Anordnung die weichere Drehfeder zwischen dem Außenring und dem Zwischen­ ring angeordnet, so kann der Zwischenring erfindungsgemäß Aussparungen aufweisen, in die nach innen gerichtete An­ schlagstifte des Außenringes eingreifen. Die Aussparungen haben dabei vorzugsweise in Drehrichtung verlaufende paral­ lele Wände, an denen die Anschlagstifte geführt sind. Auf diese Weise wird der Außenring in axialer Richtung am Zwischenring geführt und seine Neigung, Taumelbewegungen auszuführen, wird herabgesetzt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. Die Zeichnung zeigt eine Axialansicht eines erfindungsgemäßen Drehschwing­ ungstilgers, teilweise geschnitten.

Bei dem dargestellten Drehschwingungstilger sind konzen­ trisch um eine Befestigungsnabe 1 ein Zwischenring 2 und ein Außenring 3 angeordnet, die beide eine Drehmasse bilden und vorzugsweise aus einem gegossenen, metallischen Werk­ stoff bestehen. Zwischen der Befestigungsnabe 1 und dem Zwischenring 2 sind in gleichmäßigem Abstand vier Gummi­ körper 4 angeordnet, die durch Vulkanisieren mit dem Außen­ umfang der Befestigungsnabe 1 und dem Innenumfang des Zwischenringes 2 verbunden sind und eine harte Drehfeder bilden. In den gleichen Teilungsebenen, in denen die Gummi­ körper 4 liegen, befinden sich zwischen dem Zwischenring 2 und dem Außenring 3 vier Gummikörper 5 mit Hohlräumen 6, die ebenfalls durch Vulkanisieren befestigt sind und eine weiche Drehfeder bilden. Der Zwischenring 2 ist jeweils zwischen den Befestigungsbereichen der Gummikörper 4, 5 mit Aussparungen 7 versehen, in die radial nach innen ge­ richtete Anschlagstifte 8 ragen, die am Außenring 3 befe­ stigt sind. Bei entspannten Drehfedern befinden sich die An­ schlagstifte 8, wie in der Zeichnung dargestellt , in der Mitte der Aussparungen 7. Sie begrenzen die Verdrehung des Außenringes 3 und damit die Verformung der durch die Gummi­ körper 5 gebildeten Drehfeder in beiden Drehrichtungen auf einen Verdrehwinkel a und stützen bei Erreichen des Ver­ drehwinkels a den Außenring 3 starr am Zwischenring 2 ab. Die in Drehrichtung verlaufenden Seitenwände der Ausspa­ rungen 7, von denen jeweils eine in der Zeichnung sichtbar ist, bilden eine Parallelführung für die Anschlagstifte 8, wodurch eine Stabilisierung des Außenringes 3 in der Dreh­ ebene erzielt wird.

Im Betrieb ist die Befestigungsnabe 1 des dargestellten Drehschwingungstilgers mit einer Antriebswelle verbunden, an der Drehschwingungen getilgt werden sollen.

Es sei dabei angenommen, daß die Antriebswelle im Antriebs­ strang eines Personenkraftwagens liegt und die Antriebs­ kraft einer aus einem Vierzylinder-Motor und einem Schalt­ getriebe bestehenden Antriebseinheit auf die Antriebs­ achse überträgt. Hierbei treten an der Antriebswelle bei ca. 1200 U/min Störschwingungen von ca. 40 Hz und bei ca. 1800 U/min Störschwingungen von ca. 60 Hz auf. Dabei sind die Drehmomentschwankungen und entsprechend auch die Schwingungsamplituden der bei 1200 U/min liegenden Dreh­ schwingung erheblich größer als die Drehmomentschwankungen der Drehschwingung bei 1800 U/min. Der beschriebene Dreh­ schwingungstilger ist nun so abgestimmt, daß seine Eigen­ resonanz bei einer Verbindung des Außenringes und des Zwischenringes über die Anschlagstifte ca. 40 Hz beträgt und daß der Drehwinkel a durch die Größe der Drehmoment­ schwankungen, die bei den Störschwingungen von ca. 40 Hz an der Antriebswelle auftreten, überschritten wird. Es tritt daher eine wirksame Tilgung der im Bereich von 40 Hz liegenden Störschwingung ein. Sind die Drehmomentschwankun­ gen kleiner, so daß sich die Anschlagstifte 8 in Dreh­ richtung nicht an den Zwischenring 2 anlegen, so liegt die Eigenresonanz des Drehschwingungstilgers bei ca. 60 Hz und bewirken dementsprechend eine Tilgung der in diesem Fre­ quenzbereich liegenden, bei 1800 U/min auftretenden Stör­ schwingung.

Claims (7)

1. Drehschwingungstilger für eine Antriebswelle, ins­ besondere für den Antriebswellenstrang eines Kraft­ fahrzeuges, mit einer über ein federndes Verbindungs­ glied an eine Nabe angeschlossenen Drehmasse, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Verbindungsglied aus zwei hinter­ einander geschalteten Drehfedern (4, 5) unterschied­ licher Federsteifigkeit besteht und daß Mittel (2, 7, 8) vorgesehen sind, die die Verformung der weicheren Drehfeder (5) begrenzen, wenn die Drehmasse (3) um einen bestimmten Drehwinkel (a) gegenüber der Nabe (1) verdreht ist.

2. Drehschwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Verbindungsglied eine Nebendrehmasse (2) enthält, die zwischen die beiden Drehfedern (4, 5) ge­ schaltet ist.

3. Drehschwingungstilger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebendrehmasse durch die Drehfedern (4) größerer Steifigkeit mit der Nabe (1) verbunden ist.

4. Drehschwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungsweg (Drehwinkel a) der weicheren Drehfeder (5) durch starre Anschläge (7, 8) begrenzt ist.

5. Drehschwingungstilger nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebendrehmasse aus einem Zwischenring (2) be­ steht, der zwischen der Nabe (1) und einem die Dreh­ masse bildenden Außenring (3) angeordnet ist und der durch elastische Zwischenkörper (4, 5) aus einem elasto­ meren Werkstoff mit der Nabe (1) und dem Außenring (3) verbunden ist.

6. Drehschwingungstilger nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (2) Aussparungen (7) aufweist, in die nach innen gerichtete Anschlagstifte (8) des Außen­ ringes (3) eingreifen.

7. Drehschwingungstilger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (7) in Drehrichtung verlaufende, parallele Wände haben, an denen die Anschlagstifte (8) geführt sind .