DE3610321A1

DE3610321A1 - Torsional vibration absorber with viscous damping medium

Info

Publication number: DE3610321A1
Application number: DE19863610321
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Conseur
Original assignee: Hasse and Wrede GmbH; Carl Hasse and Wrede GmbH
Current assignee: Hasse and Wrede GmbH
Priority date: 1986-03-26
Filing date: 1986-03-26
Publication date: 1987-10-01

Abstract

In the case of a torsional vibration absorber, in particular for piston engines, the secondary mass (3) is slidingly mounted radially outside the primary part (1). From the primary part (1) there protrude shearing plates (15), connected to the said primary part, into shearing gaps (21) between cover discs (23-27) on the secondary side, which gaps are filled with highly viscous damping medium. A coaxial torsion bar spring (5), connected to the bearer disc (7) on the primary side, bears the rotating ring (29) of the secondary mass by means of a coupling disc (31) and provides the effect supplementing the restoring moment of the fluid part required for optimum absorber action. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungstilger nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a torsional vibration damper according to the Generic term of patent claim 1.

Die Kurbelwellen von Kolbenmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, sind drehschwingungsfähige Gebilde. Zum Begrenzen der Schwingungsausschläge verwendet man Drehschwingungstilger, oft auch Schwingungsdämpfer genannt, deren Sekundärmasse sowie deren federnde und dämpfende Ankopplung an das Kurbelwellensystem sich rechnerisch optimieren lassen. Hierbei sollen bei vorgegebenem Bauraum die Schwingamplituden möglichst klein gehalten werden.The crankshafts of piston machines, especially of Diesel engines are torsional vibrations. To limit the Vibration deflections are used, often also torsional vibration Vibration damper called, their secondary mass and their resilient and damping coupling to the crankshaft system get optimized. Here, for a given installation space Vibration amplitudes are kept as small as possible.

Übliche Drehschwingungstilger, bei denen hochviskoses Siliconöl wechselnd geschert wird, verfehlen das Optimum, da die federnde Ankopplung im Siliconöl, verglichen mit der dämpfenden Wirkung, zu gering ist. Den Fehlbetrag muß hierbei eine zusätzliche Drehfeder liefern; bei bekannten Drehschwingungstilgern dieser Bauart (DE-PS 21 17 930) sind zum Beispiel zwei Gummi-Zusatzfedern vorgesehen. Bei einer weiteren vorbekannten Konstruktion (DE-OS 28 18 296) sind zusätzliche Biegefedern aus Stahl in Anwendung gebracht.Usual torsional vibration absorbers, in which highly viscous silicone oil is sheared alternately, miss the optimum because the resilient Coupling in silicone oil compared to the damping effect is low. The shortfall must be an additional torsion spring deliver; in known torsional vibration absorbers of this type (DE-PS 21 17 930) are, for example, two additional rubber springs intended. Another known construction (DE-OS 28 18 296) are additional spiral springs made of steel in Applied.

Tilger-Bauformen der beiden vorgenannten Ausbildungen besitzen indessen erhebliche Nachteile. Die Gummifedern verändern ihre Charakteristik kurzzeitig mit der Arbeitstemperatur, langfristig unterliegen sie dem schädlichen Einfluß des warmen Siliconöls. Ferner hängen die Weite und die Verteilung der Arbeitsspalte, desgleichen die Laufgenauigkeit der Sekundärmasse, von den Gummifedern ab, deren Fertigung groben Toleranzen unterliegt.Have damper designs of the two aforementioned training courses however considerable disadvantages. The rubber springs change theirs Characteristic briefly with the working temperature, long-term they are subject to the harmful influence of warm silicone oil. Furthermore, the width and the distribution of the working column depend, likewise the running accuracy of the secondary mass, of which Rubber springs, the production of which is subject to rough tolerances.

Vorstehend genannte Drehschwingungstilger mit Biegefedern bestehen aus vielen Einzelteilen, die mit großem Aufwand hergestellt und montiert werden müssen. Die rückstellenden Biegefedern führen die Sekundärmasse radial nur unvollkommen; für die axiale Führung sind folglich zusätzliche Elemente erforderlich, unter Umständen vulkanisierte Elastomere mit den geschilderten Nachteilen. Sofern die Biegefedern von Siliconöl umgeben sind, entsteht eine unerwünschte Verdrängerwirkung. Die Trennung von Biegefedern und Dämpfungsmedium verlangt zusätzlichen Aufwand und verschlingt wertvollen Bauraum (DE-OS 34 23 222).The aforementioned torsional vibration absorbers with spiral springs exist from many individual parts, which are manufactured with great effort and must be installed. The resilient spiral springs guide the Radial secondary mass only imperfectly; for axial guidance consequently, additional items may be required vulcanized elastomers with the disadvantages described. Provided the spiral springs are surrounded by silicone oil, a undesirable displacement. The separation of spiral springs and Damping medium requires additional effort and devours valuable installation space (DE-OS 34 23 222).

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Drehschwingungstilger der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß mit einfach herzustellenden Bauteilen bei sparsamer Raumausnutzung das Schwingungsniveau so weit wie möglich verringert wird. Vom Dämpfungsmedium benetzte Teile und die metallische Zusatzfeder sollen räumlich voneinander getrennt sein; gleichzeitig soll die gewählte Anordnung nachträgliche Korrekturen am Fluidteil und an der Zusatzfeder erlauben.Based on this, the object of the invention is one Torsional vibration damper of the generic type so that with easy-to-manufacture components with economical use of space the level of vibration is reduced as much as possible. From Damping medium wetted parts and the additional metal spring should be spatially separated from each other; at the same time selected arrangement subsequent corrections to the fluid part and to the Allow additional spring.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1.The features according to the Characterizing part of patent claim 1.

Der Drehschwingungstilger nach der Erfindung kennzeichnet sich durch eine sehr gedrängte, dennoch leicht zugängliche Bauart, wobei eine klare Trennung zwischen der Zusatzfeder und dem Fluidteil verwirklicht ist. Die Zusatzfeder in Form der die Sekundärmasse fesselnden und führenden Drehstabfederanordnung ist in einem Bereich des Tilgers untergebracht, welcher im allgemeinen freiliegt, so daß der Fluidteil ohne störende bauliche Elemente exakt auf die betrieblichen Gegebenheiten abgestimmt werden kann. Durch die Trennung der Zusatzfeder vom Fluidteil einerseits und die freiliegende Anordnung der Sekundärmasse andererseits ist es in vorteilhafter Weise zusätzlich möglich, auch die Sekundärmasse zwecks optimaler Schwingungstilgung maßlich zu wandeln. Der Lagerring des Tilgers gehört zur unwirksamen Primärseite und kann deshalb möglichst massearm ausgeführt werden.The torsional vibration damper according to the invention is characterized by a very compact, yet easily accessible design, with one clear separation between the additional spring and the fluid part is realized. The additional spring in the form of the secondary mass captivating and leading torsion bar arrangement is in one area of the absorber, which is generally exposed, so that the fluid part exactly without any disturbing structural elements operational conditions can be coordinated. Through the Separation of the additional spring from the fluid part on the one hand and the exposed arrangement of the secondary mass on the other hand it is in advantageously also possible, also the secondary mass to be converted for the purpose of optimal vibration damping. The bearing ring of the absorber belongs to the ineffective primary side and can therefore be carried out with as little mass as possible.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.Advantageous refinements and developments are in others Claims listed.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.The invention is based on an embodiment explained with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 zeigt einen zur Hälfte quergeschnittenen Drehschwingungstilger nach der Erfindung; Fig. 1 shows a half cross-sectional torsional vibration damper according to the invention;

Fig. 2 ist eine vergrößerte und Einzelheiten wiedergebende Darstellung der oberen Tilgerhälfte nach Fig. 1; Fig. 2 is an enlarged and detailed representation of the upper half of the damper of Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht durch den Fluid-Dämpferteil des Tilgers; Fig. 3 is a partial sectional view through the fluid damper part of the absorber;

Fig. 4 gibt die Schnittansichten von Linie IV′-IV′ und IV′′-IV′′ in Fig. 3 wieder; Fig. 4 shows the sectional views of line IV'-IV 'and IV''-IV''in Fig. 3 again;

Fig. 5 zeigt in größerem Maßstab die Füllöffnung des Tilgers; Fig. 5 shows the filling opening of the damper on a larger scale;

Fig. 6 und 7 sind vergrößerte Teilschnitte durch Dichtringe für den Fluid-Vorratsraum des Tilgers; und FIGS. 6 and 7 are enlarged partial sections through sealing rings for the fluid-reservoir of the damper; and

Fig. 8 und 9 sind Teilschnittansichten von Drehschwingungstilgern gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung. FIGS. 8 and 9 are partial sectional views of rotary vibration dampers according to other embodiments of the invention.

In Fig.1 der Zeichnung ist ein Drehschwingungstilger, auch Drehschwingungsdämpfer genannt, dargestellt, zu dessen wesentlichen Bestandteilen ein Primärteil 1, eine Sekundärmasse 3 und eine Drehstabfeder 5 gehören. Das Primärteil 1 besteht aus einer Trägerscheibe 7, die mittels Schrauben 9 (Fig. 1) an der zu dämpfenden Maschinenwelle 11 befestigbar ist, aus einem Lagerring 13 und aus mit der Trägerscheibe 7 verbundenen dünnen Scherblechen 15. Die Scherbleche 15 bestehen aus Aluminium oder anderem Werkstoff geringer Dichte und sind in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise mit Hilfe von Schrauben 17 an der Trägerscheibe 7 so eingespannt, daß ihr radial äußerer Bereich kleinen axialen Relativverschiebungen zwischen Primär- und Sekundärteil nachgeben kann. In die Scherbleche 15 sind gemäß Fig. 3 vorzugsweise Abstandshalter 19 aus Kunststoff eingelassen oder aufgebracht; die Abstandshalter sorgen für gleichbleibende Scherspalte 21 zwischen den Scherblechen und benachbarten Deckscheiben 23, 25 und 27, welche in nachstehend erläuterter Weise der Sekundärmasse zugehören.1 of the drawing shows a torsional vibration damper, also called a torsional vibration damper, the essential components of which include a primary part 1 , a secondary mass 3 and a torsion bar spring 5 . The primary part 1 consists of a carrier disk 7 , which can be fastened to the machine shaft 11 to be damped by means of screws 9 ( FIG. 1), a bearing ring 13 and thin shear plates 15 connected to the carrier disk 7 . The shear plates 15 are made of aluminum or other low-density material and are clamped in the manner shown in FIG. 2 with the help of screws 17 on the carrier disk 7 so that their radially outer area can yield small axial relative displacements between the primary and secondary part. In the shear plates 15 preferably 3 spacers 19 are shown in FIG admitted from plastic or applied. the spacers ensure constant shear gaps 21 between the shear plates and adjacent cover plates 23 , 25 and 27 , which belong to the secondary mass in the manner explained below.

Zur Sekundärmasse 3 gehören der Schwungring 29, die Deckscheiben 23, 25 und 27 des Dämpfungsteils sowie eine Kuppelscheibe 31. Die Deckscheiben sind mit Hilfe von Schrauben 33 (Fig. 2) mit dem Schwungring 29 verbunden, wobei sie zur Verbesserung des Wärmeübergangs durch Konvektion Rippen 35 aufweisen, wie in Fig. 3 und durch gestrichelte Linienführung in Fig. 2 dargestellt ist. Im Bereich der Deckscheiben geht die dissipierte Schwingenergie an die Umgebungsluft über. Die äußere Deckscheibe 23 weist wenigstens zwei Bohrungen 37 mit Verschlußstopfen 39 auf, an denen sich bei Bedarf Proben des Dämpfungsmediums entnehmen lassen. Das Dämpfungsmedium füllt den Vorratsraum 41 (Fig. 2) aus, es benetzt ein zwischen dem Lagerring 13 und dem Schwungring 29 befindliches Gleitlagerband 43 und steht in den Scherspalten 21 an, in die die Scherbleche 15 hineinragen. Im Bereich der Einspannung der Scherbleche an der Trägerscheibe 7, d.h. im Bereich der Schrauben 17, ist der Vorratsraum abgedichtet. Alle Bereiche der Abdichtung, d.h. alle Fugen, durch die Dämpfungsmedium entweichen könnte, so an der vorstehend genannten Einspannung der Scherbleche und an den Berührungsflächen der Deckscheiben und des Schwungrings, sind mit einer an sich bekannten, abbindenden Flüssigkeit abgedichtet. Mittels Durchströmbohrungen 45 (Fig. 3 und 4) in den Scherblechen 15 erreicht man das Einfließen und Zirkulieren des Dämpfungsmediums. Zwei baugleiche Dichtringe 47 aus schubweichem Elastomer-Material schließen den Vorratsraum 41 einschließlich des gesamten Füllraumes gegenüber der Außenluft ab. Die Dichtringe werden vorzugsweise vorgefertigt beigestellt und durch Schrauben, Kleben, Einwalzen oder ein anderes geeignetes Verfahren flüssigkeitsdicht befestigt. In Fig. 5 und 6 sind beispielhaft in vergrößertem Maßstab zwei der vorgeschlagenen Montageformen für die Dichtringe aufgezeigt. Alle Trennfugen, durch die das Dämpfungsmedium, so z.B. das Siliconöl, entweichen könnte, werden mit handelsüblichen Mitteln abgedichtet.The secondary mass 3 includes the flywheel 29 , the cover plates 23 , 25 and 27 of the damping part and a coupling plate 31 . The cover disks are connected to the flywheel 29 with the aid of screws 33 ( FIG. 2), they have ribs 35 to improve the heat transfer by convection, as shown in FIG. 3 and by dashed lines in FIG. 2. The dissipated vibration energy is transferred to the ambient air in the area of the cover plates. The outer cover plate 23 has at least two bores 37 with plugs 39 , from which samples of the damping medium can be taken if necessary. The damping medium fills the storage space 41 ( FIG. 2), it wets a slide bearing band 43 located between the bearing ring 13 and the flywheel ring 29 and is present in the shear gaps 21 into which the shear plates 15 protrude. The storage space is sealed in the area of the clamping of the shear plates on the carrier disk 7 , ie in the area of the screws 17 . All areas of the seal, ie all joints, through which the damping medium could escape, such as the aforementioned clamping of the shear plates and on the contact surfaces of the cover disks and the flywheel ring, are sealed with a known, setting liquid. By means of flow-through bores 45 ( FIGS. 3 and 4) in the shear plates 15 , the inflow and circulation of the damping medium are achieved. Two identical sealing rings 47 made of flexible elastomer material close off the storage space 41, including the entire filling space, from the outside air. The sealing rings are preferably provided prefabricated and fastened in a liquid-tight manner by screwing, gluing, rolling in or another suitable method. In FIGS. 5 and 6 are exemplary shown in an enlarged scale two mounting of the proposed molds for the sealing rings. All joints, through which the damping medium, such as silicone oil, could escape, are sealed with commercially available means.

Der ringförmige Vorratsraum 41 für das hochviskose Dämpfungsmedium ist vorzugweise im Lagerring 13 ausgebildet; in einer angeformten radialen Erweiterung 49 des Lagerringes endet ein verschlossener Kanal 51, durch welchen das Fluid einfüllbar ist.The annular storage space 41 for the highly viscous damping medium is preferably formed in the bearing ring 13 ; In a molded radial extension 49 of the bearing ring, a closed channel 51 ends, through which the fluid can be filled.

Die Drehstabfeder 5 aus hochschwingfestem Federstahl besteht in der bevorzugten Ausgestaltung aus einem zylindrischen Schaft 53 und zwei Flanschen 55 und 57. Zur Übertragung der hohen Wechseldrehmomente sind beide Flansche radial nach außen erweitert, nämlich durch eine Anschlußscheibe 59 einerseits und die Kuppelscheibe 31 andererseits. Die Anschlußscheibe und die Kuppelscheibe sind durch Elektronenstrahlschweißung 61 oder ein anderes geeignetes Fügeverfahren mit den Flanschen 55 und 57 verbunden. Die Drehstabfeder 5 übernimmt zugleich die Führung der Sekundärmasse 3 in axialer Richtung. Am Flansch 57 lassen sich - über eine drehelastische Kupplung - Arbeitsmaschinen anschließen, wie etwa eine Lenzpumpe oder ein Hilfsgenerator. Die Kuppelscheibe 31, welche das Zusatzmoment der Drehstabfeder 5 an die Sekundärmasse 3 weiterleitet, ist im dargestellten Ausführungsbeipiel mehrfach durchbrochen, um den Zugang zu den Schrauben 9 und die Belüftung des inneren Tilgerraumes 63 zu gestatten.In the preferred embodiment, the torsion bar spring 5 made of highly vibration-resistant spring steel consists of a cylindrical shaft 53 and two flanges 55 and 57 . To transmit the high alternating torques, both flanges are expanded radially outwards, namely by a connecting plate 59 on the one hand and the coupling disc 31 on the other. The connecting plate and the coupling plate are connected to the flanges 55 and 57 by electron beam welding 61 or another suitable joining method. The torsion bar spring 5 also takes over the leadership of the secondary mass 3 in the axial direction. The flange 57 can be - via a torsionally flexible coupling - working machines connect, such as a bilge pump, or an auxiliary generator. The coupling disc 31 , which transmits the additional torque of the torsion bar spring 5 to the secondary mass 3 , is broken through several times in the exemplary embodiment shown in order to allow access to the screws 9 and the ventilation of the inner absorber space 63 .

In den Fig. 8 und 9 sind weitere Ausführungsformen nach der Erfindung dargestellt, bei welchen anstelle des einzelnen Schafts 53 jeweils ein Kranz mehrerer Federelemente vorgesehen ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 sind Drehstabfedern 65 vorgesehen, während die Ausführungsform nach Fig. 9 Rechteckfedern 67 aufweist. Diese beiden Ausführungsformen sind vor allem dann vorteilhaft, wenn der Bauraum nahe der Rotationsachse frei bleiben muß, so z.B. aus Gründen der unmittelbaren Verbindung einer weiteren Welle mit der Maschinenwelle 11. In FIGS. 8 and 9, further embodiments are shown according to the invention, in which instead of the single shaft 53, a gear is in each case a plurality of spring elements are provided. In the embodiment according to FIG. 8 torsion bar springs 65 are provided, while the embodiment according to FIG. 9 has rectangular springs 67 . These two embodiments are particularly advantageous when the installation space near the axis of rotation must remain free, for example for reasons of the direct connection of a further shaft to the machine shaft 11 .

1 primary part
3 secondary masses
5 torsion bar spring
7 carrier disc
9 screw
11 machine shaft
13 bearing ring
15 shear plate
17 screw
19 spacers
21 shear gap
23 cover plate
25 cover plate
27 cover plate
29 flywheel
31 dome plate
33 screw
35 rib
37 hole
39 Sealing plug
41 pantry
43 plain bearing tape
45 flow-through hole
47 sealing ring
49 extension
51 channel
53 shaft
55 flange
57 flange
59 connecting washer
61 Electron beam welding
63 Tilger room
65 torsion bar
67 rectangular spring

Claims

1.Torsional vibration damper with ring-shaped secondary mass and working chambers for receiving highly viscous medium for the springy and damping coupling of the secondary mass to the primary system, with a radially outer flywheel, a radially inner flange part for attachment to the shaft to be damped and one or more resilient coupling elements between Flange part and flywheel, characterized in that the resilient coupling elements consist of a torsion bar spring arrangement extending along the axis of rotation.

2. Torsional vibration damper according to claim 1, characterized in that the torsion bar arrangement consists of a single, axially extending torsion bar spring ( 15 ).

3. torsional vibration damper according to claim 1, characterized in that the resilient coupling elements are bundled, arranged concentrically to the axis of rotation torsion bars ( 65 ).

4. torsional vibration damper according to claim 1, characterized in that the resilient coupling elements are bundled, arranged concentrically to the axis of rotation rectangular springs ( 67 ).

5. torsional vibration damper according to one of the preceding claims, characterized in that the torsion bar extends within the annular secondary mass ( 3 ) that the shaft to be damped ( 11 ) facing the end of the torsion bar by means of a connecting plate ( 59 ) fixed to the shaft Carrier disc is connected, with shear plates ( 15 ) extending from the carrier disc ( 7 ) into shear gaps ( 21 ) which exist between cover discs ( 23 , 25 , 27 ) connected to the flywheel ring ( 29 ), and that the opposite end of the torsion bar means a coupling disc ( 31 ) is connected to the flywheel ( 29 ).

6. torsional vibration damper according to claim 5, characterized by a of the carrier disc ( 7 ), axially in the direction of the coupling disc ( 31 ) freely cantilevered bearing ring ( 13 ), on the outer circumference of the flywheel ring ( 29 ) is guided with the interposition of a plain bearing band ( 43 ) .