DE3534519A1 - Schwingungstilger fuer rotierende wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger für rotie­ rende Wellen, insbesondere PKW-Gelenkwellen mit relativ hoher Drehzahl, bestehend aus einem mit der Welle ver­ bindbaren Tragkörper, einem diesen konzentrisch umgeben­ den zylindrischen Schwungring und mehreren am Umfang ver­ teilt radial zwischen Tragkörper und Schwungring sich er­ streckenden, segmentförmigen, vorzugsweise anvulkanisier­ ten Gummikörpern sowie in Umfangsrichtung gesehen zwi­ schen den Gummikörpern vorgesehenen, radial sich er­ streckenden Zusatzelementen.

Mit dem zunehmenden Einsatz von 5-Gang-Getrieben in Per­ sonenkraftwagen (PKW) ist durch den zusätzlichen 5. Gang (Schongang) eine um ca. 25% höhere Gelenkwellendrehzahl erreichbar, d. h., statt bisher möglicher Maximal-Drehzah­ len von ca. 6000 U/min werden nunmehr 7500 erreicht. Dadurch steigen die Fliehkräfte der Tilgermasse derart, daß die den Gummielementen eigenen Rückstellkräfte nicht mehr ausreichen, um ein Taumeln in radialer Richtung (ex­ zentrische Verlagerung) des Schwungringes zu vermeiden, d. h., die bei niederen Drehzahlen schwingungsdämpfende Wirkung des Tilgers geht bei hohen Drehzahlen in eine schwingungserzeugende Unwucht über.

Nach der DE-PS 31 34 310 wird für die Praxis ein Verhält­ nis von etwa 2,5 : 1 der Radial- zur Torsionsschwingungs­ frequenz als geeignet angesehen. Dabei wird davon ausge­ gangen, daß die zu tilgende Torsionsschwingungsfrequenz eines Fahrzeuges mit einem 4-Zylinder-Hubkolbenmotor bei etwa 60 Hz liegt, während die zu tilgenden Biegeschwin­ gungen des Antriebsstranges bei etwa 150 Hz liegen. Der für dieses Schwingungsverhältnis ausgelegte Tilger weist in den Gummikörpern angeordnete hülsenförmige Verstei­ fungselemente auf, welche eine derartige Erhöhung der Ra­ dialschwingungs-Resonanzfrequenz bewirken, daß bei nahezu unveränderter Torsionsschwingungs-Resonanzfrequenz das an­ gestrebte Verhältnis erreicht wird.

Durch die DE-OS 33 34 393 ist es bekannt, die jeweiligen Kennungen der Gummikörper für die Torsions- und Biege­ schwingungen dadurch einzustellen, daß neben den fest am Schwungring und Tragkörper anvulkanisierten Gummikörper zusätzliche nur an einem Teil anvulkanisierte Gummistege vorgesehen werden, wobei letztere ausschließlich zur Ein­ stellung der erforderlichen Biegeschwingungs-Resonanzfre­ quenz dienen.

Mit den bekannten Lehren werden Maßnahmen zur Einstellung des Tilger-Resonanz-Verhältnisses betreffend Torsions- und Biegeschwingungen gegeben. Diese Maßnahmen bestehen aus mehr oder weniger steif ausgelegten Zusatzelementen, welche die radiale Bewegung des Schwungringes beeinflus­ sen, da die an sich mit relativ weicher Kennung ausgeleg­ ten, beidseitig anvulkanisierten Gummielemente zur Til­ gung der relativ hohen Biegeschwingungen nicht geeignet sind. Die harte Kennung der Zusatzelemente verhindert aber nicht, daß der Schwungring insbesondere bei hohen Drehzahlen radial auswandert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Tilger der eingangs beschriebenen Gattung so zu gestalten, daß er auch bei Gelenkwellen mit relativ hohen Drehzahlen einsetzbar ist. Insbesondere ist ein radiales Auswandern des Schwungringes zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zusatzelemente sich radial vom Außenumfang des Trag­ körpers bis zum Innenumfang des Schwungringes erstrecken und als formstabile Gleitkörper ausgebildet sind. Durch diese Maßnahme wird der Schwungring in seiner radialen Lage über die formstabilen Gleitkörper radial abgestützt, d. h. in seiner konzentrischen Lage gehalten, ohne daß der insbesondere für die Torsionsschwingungstilgung notwendi­ ge Freiheitsgrad des Schwungringes beeinträchtigt wird.

Vorzugsweise bestehen die Gleitkörper aus einem relativ leichten und korrosionsfesten Kunststoff mit guten Gleit­ eigenschaften, wie insbesondere aus Acetalharz oder PTFE mit Glasfaser- und Molykoteanteilen. Die den an sich formstabilen Gleitkörpern verbleibende werkstoffbedingte Eigenelastizität in Verbindung mit der Elastizität einer relativ dünnen, zwecks Vermeidung einer Geräuschentwick­ lung vorgesehenen und fertigungstechnisch bedingten Gummischichten zwischen Zusatzelement und Tragkörper be­ ziehungsweise Schwungring bewirken dabei nur noch eine Beeinflussung der höher frequenten Biegeschwingungen. Die Dicke jeder Gummischicht sollte dabei nicht mehr als 5% des radialen Abstandes zwischen Tragkörper und Schwung­ ring betragen, da sonst die Führungseigenschaften der Gleitkörper verlorengeht.

Da der Schwungring üblicherweise aus einem rohrförmigen Körper mit zylindrischen Außen- und Innenumfang besteht, wird vorgeschlagen, den Gleitkörper kraft- oder form­ schlüssig mit dem Tragkörper zu verbinden, so daß der Gleitkörper am Innenumfang des Schwungringes in gleitfä­ higer Anlage sich befindet.

Zur Erhöhung der Reibschlußverbindung zwischen Gleitkör­ per und Tragkörper ist es denkbar, die den Tragkörper- Außenumfang bedeckende Gummischicht und/oder die Gleit­ körper-Umfangsflächen bedeckende Gummischicht und/oder die Gleitkörper-Umfangsflächen mit einem axialen Well­ profil zu versehen.

Eine Formschlußverbindung zwischen Gleitkörper und Trag­ körper kann dadurch realisiert werden, daß die Gummi­ schicht sich radial in vorzugsweise punktförmige Vertie­ fungen der korrespondierenden Gleitkörper-Umfangsfläche erstreckt.

Zur Vermeidung insbesondere des axialen Herausgleitens der Gleitkörper während des Betriebes des Tilgers wird vorgeschlagen, die Gummischicht axial länger als die Gleitkörper mit radial sich neben die Gleitkörper er­ streckenden Anschläge auszubilden.

Aus Gründen des Korrosionsschutzes können die Gleitkörper auf mindestens eine Stirnseite vollständig mit einer Gummihaut abgedeckt sein.

Darüberhinaus erscheint es vorteilhaft, wenn im Bereich der Gleitkörper diese teilweise aufnehmende radiale Ver­ tiefungen im Außenumfang des Tragkörpers vorgesehen sind. In Verbindung mit der bereits vorgeschlagenen Gummi­ schicht wird auf diese Weise eine formschlüssige, ela­ stische Fixierung des Gleitkörpers gegenüber dem Trag­ körper sichergestellt. Vorzugsweise sind die Randbereiche der Vertiefungen zuzätzlich radial nach außen gewölbt und mit einem relativ dicken Gummiwulst versehen, um eine optimale Fixierung des Gleitkörpers zu erhalten.

Denkbar ist es auch, den Tragkörper an einem axialen Ende mit einem radial nach außen sich erstreckenden Kragen zu versehen, um eine definierte axiale Lage bei der Montage zwischen Gleitkörper und Tragkörper sicherzustellen.

Für die Erfindung ist es von weiterem Vorteil, wenn die Gleitkörper mit radialer Vorspannung durch axiales Ein­ pressen zwischen Tragkörper und Schwungring eingebracht sind. Alternativ können die Gleitkörper auch eingeklebt sein. Zur Reduzierung von Montagekosten ist es denkbar, den Gleitkörper direkt mit in den Gummikörper einzuvulka­ nisieren derart, daß die äußere Umfangsfläche des Gleit­ körpers gummifrei am Innenumfang des Schwungringes an­ liegt.

Schließlich wird vorgeschlagen, die Gleitkörper aus je­ weils zwei Gleitkörperteilen mit gemeinsamer zylindri­ scher Gleitfläche zu gestalten, wobei letztere in axialer Richtung profiliert sein kann. Auf diese Weise wird die Gleitbewegung in Umfangsrichtung in den zweiteiligen Gleitkörper verlagert und die Gleitkörperteile können mit dem zuvor bezeichneten Maßnahmen kraft- und formschlüssig jeweils mit dem Tragkörper beziehungsweise dem Schwung­ ring verbunden sein.

Zur Sicherung der Bewegungsfreiheit der Gleitkörper sowie auch zur verbesserten Abfuhr von Wärme sind in Umfangs­ richtung gesehen beidseits der Gleitkörper axiale Durch­ gänge im Gummikörper vorzusehen.

Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine segmentierte Ansicht eines Schwingungstilgers mit vier verschiedenen Gleit­ körper-Varianten,

Fig. 2 bis 5 Teilschnitte gemäß Angabe in Fig. 1.

Der Schwingungstilger besteht aus einem topfförmigen Tragkörper 1 beziehungsweise 2 mit einem radialen Befe­ stigungsflansch 3 beziehungsweise 4 zur Verbindung mit einer nicht weiter dargestellten Gelenkwelle eines PKW. Die Außenumfangsfläche des Tragkörpers 1, 2 ist mit 5, 6 bezeichnet. Zwischen Tragkörper 1, 2 und dem diesen kon­ zentrisch umgebenden rohrförmigen Schwungring 7 sind am Umfang verteilt sechs segmentförmige Gummikörper 8, 9 ein­ vulkanisiert. In den zwischen den Gummikörpern 8, 9 ver­ bleibenden axialen Durchgängen 10, 10′ sind Zusatzelemente in Form von Gleitkörpern 11, 12, 13, 14 vorgesehen, die sich über relativ dünne Gummischichten 15 a, 15 b, 16 a, 16 b, be­ ziehungsweise 17, 18 a, 18 b gegenüber dem Tragkörper 1, 2 und/oder dem Schwungring 7 abstützen. Die vier Gleitkör­ per-Alternativen 11 bis 14 sind hier vereinfacht an fünf Tilger-Ausschnitten dargestellt; in der Praxis wird für jede Tilger-Ausführung eine Gleitkörper-Ausführung ange­ wendet.

Der Gleitkörper 11, Fig. 1 und 2, besteht aus zwei Teilen 11 a und 11 b mit einem gemeinsamen, im Querschnitt winkelförmig profilierten Gleitflächenbereich 19, so daß eine axiale Fixierung der Gleitkörperteile 11 a und 11 b zueinander sichergestellt ist. Die Gleitkörperteile 11 a und 11 b stützen sich in radialer Richtung über relativ dünne Gummischichten 15 a und 15 b auf dem Innenumfang des Schwungringes 7 beziehungsweise auf dem Außenumfang des Tragkörpers 1 ab. Ein Stirnflächenbereich des Gleitkör­ pers 11 ist vollständig mit einer Gummischicht 20 über­ zogen, um das Eindringen von Schmutz in den Gleitflächen­ bereich 19 zu verhindern. Auf der axial gegenüberliegen­ den Seite sind radiale Gummiansätze 21 a und 21 b zum zu­ sätzlichen axialen Arretieren der Gleitkörperteile 11 a, 11 b vorgesehen.

Bei dem ebenfalls aus zwei Hälften 12 a und 12 b bestehen­ den Gleitkörper 12, nach Fig. 1 und 3, verläuft der Gleitflächenbereich 22 zylindrisch. Zur Arretierung der Gleitkörperteile 12 a, 12 b dienen nutenförmige Vertiefun­ gen 23 a, 23 b, in welche korrespondierende Erhöhungen 24 a, 24 b der Gleitkörper 12 a, 12 b sich radial erstrecken. Dar­ überhinaus weist der Tragkörper 1 einen radial nach außen abgebogenen Axialanschlag 25 auf.

Der in den Fig. 1 und 4 dargestellte Gleitkörper 13 besteht aus einem Teil. Er ist über eine am Tragkörper 1 anvulkanisierte Gummischicht 17 im Bereich einer Vertie­ fung 26 des Tragringes 1 gelagert. Gummischicht 17 und Gleitkörper 13 weisen ein axial gewelltes Umfangsflächen­ profil auf. Zusätzlich sind Vertiefungen 27 im Gleitkör­ per 13 vorgesehen, in welche sich die Gummischicht 17 er­ streckt. Die äußere Umfangsfläche des segmentförmigen Gleitkörpers 13 ist ebenfalls profiliert und gleitet im Betriebszustand auf dem gummifreien Innenumfang des Schwungringes 7.

Der rechte untere Teil der Fig. 1 deutet eine andere an sich bekannte dreieckige Tragkörperform 2 an, bei welcher die Gleitkörper 14 - siehe auch Fig. 5 - zwischen Drei­ ecks-Spitze und Schwungring 7 b angeordnet sind. Der ra­ dial innere Gleitkörperteil 14 a ist im Bereich seines Innenumfanges der Kontur der Außenumfangsfläche 6 des Tragkörpers 2 angepaßt und über eine Gummischicht 18 a auf diesem gelagert. Der Tragkörper 2 erstreckt sich dabei partiell in eine korrespondierende Ausnehmung 30 des Gleitkörpers 14. Die Halterung des radial äußeren Gleit­ körperteiles 18 b entspricht der Ausführung nach Fig. 3. Die Gleitfläche 28 beider Gleitkörperteile ist in axialer Richtung stufenförmig profiliert.

Während die zuvor beschriebenen, aus Kunststoff auf PTFE-Basis bestehenden Gleitkörper separat hergestellt und axial mit radialer Vorspannung zwischen Tragkör­ per 1, 2 und Schwungring 7 a, 7 b eingepreßt sind, ist der Gleitkörper 29 nach Fig. 1 und 6 mit dem Gummikörper 31 derart einvulkanisiert, daß lediglich die äußere Umfangs­ fläche 32 des Gleitkörpers 29 gummifrei am Innenumfang des Schwungringes 7 a anliegt.

Claims (18)

1. Schwingungstilger für rotierende Wellen, insbeson­ dere PKW-Gelenkwellen mit relativ hoher Drehzahl, bestehend aus einem mit der Welle verbindbaren Trag­ körper, einem diesen konzentrisch umgebenden zylin­ drischen Schwungring und mehreren am Umfang verteilt radial zwischen Tragkörper und Schwungring sich er­ streckenden, segmentförmigen, vorzugsweise anvulka­ nisierten Gummikörpern sowie in Umfangsrichtung ge­ sehen zwischen den Gummikörpern vorgesehenen, radial sich erstreckenden Zusatzelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzelemente sich vom Außenum­ fang des Tragkörpers (1, 2) bis zum Innenumfang des Schwungringes (7 a, 7 b) erstrecken und als formstabile Gleitkörper (11, 12, 13, 14, 29) ausgebildet sind.

2. Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Gleitkörper (11, 12, 13, 14, 29) und Tragkörper (1, 2) und/oder Schwungring (7 a, 7 b) eine relativ dünne Gummischicht (15 a, 15 b, 16 a, 16 b, 17, 18 a, 18 b, 30) vorgesehen ist.

3. Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gleitkörper (11, 12, 13, 14, 29) aus Kunststoff besteht.

4. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 und 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (11, 12, 13, 14, 29) aus Acetalharz oder PTFE mit Glasfaser- und Molykoteanteilen besteht.

5. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (12, 13, 14) formschlüssig mit dem Tragkörper (1) und/oder Schwungring (7 a) zusammenwirkt.

6. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (13) und/ oder die mit dem Gleitkörper zusammenwirkende Gummi­ schicht (17) axial wellförmig profilierte Umfangs­ flächen aufweisen.

7. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (13) im Bereich der gummibedeckten Umfangsfläche Vertie­ fungen (27) aufweist, in welche sich die Gummi­ schicht (17) formschlüssig erstreckt.

8. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gummischicht (15 a, 15 b, 16 a, 16 b, 18 a, 18 b) axial in beide Richtungen län­ ger als der Gleitkörper (11, 12, 13, 14, 29) ausgebildet ist.

9. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 und 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gummischicht (15 a, 15 b) sich radial unter Bildung von Axialanschlägen (21 a, 21 b) neben den Gleitkörper (11) erstreckt.

10. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (11) auf mindestens einer axialen Stirnseite vollständig mit einer Gummischicht (20) bedeckt ist.

11. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich der Gleitkörper (12, 13) diese teilweise aufnehmende radiale Vertie­ fungen (23 a, 23 b, 26) im Außenumfang des Tragkör­ pers (1) beziehungsweise im Innenumfang des Schwung­ ringes (7 a) vorgesehen sind.

12. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (2) sich partiell in eine korrespondierende Ausnehmung (30) des Gleitkörpers (14) erstreckt.

13. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (1) einen radial nach außen sich erstreckenden Kragen (25) aufweist.

14. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gleitkörper (11, 12, 13, 14) unter radialer Vorspannung zwischen Tragkör­ per (1, 2) und Schwungring (7 a, 7 b) axial eingepreßt sind.

15. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (12) aus zwei Gleitkörperteilen (12 a, 12 b) mit gemeinsamer zy­ lindrischer Gleitfläche (22) besteht.

16. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (11, 14) aus zwei Gleitkörperteilen (11 a, 11 b und 14 a, 14 b) mit in axialer Richtung profilierter Gleitfläche (19, 28) besteht.

17. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (29) in den Gummikörper (9) einvulkanisiert ist und mit sei­ ner gummifreien äußeren Umfangsfläche (32) am Innen­ umfang des Schwungringes (7 a) anliegt.

18. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung gesehen beidseits des Gleitkörpers (11, 12, 13, 14, 29) axiale Durchgänge (10, 10′) im Gummikörper vorgesehen sind.