DE3630308C1 - Drehschwingungsdaempfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, umfassend einen Naben- und einen Schwungring, die einander radial umschließen und durch wenigstens einen Federkörper verbunden sind, der ein radial innen liegendes erstes Federelement und ein radial außen liegendes, zweites Federelement umfaßt, die relativ zueinander verdrehbar sind, wobei der Federkörper säulenförmig ausgebildet ist und sich in radialer Richtung erstreckt und wobei in Umfangsrichtung neben dem Federkörper ein Freiraum zwischen dem Naben- und dem Schwungring vorgesehen ist.

Ein solcher Drehschwingungsdämpfer ist aus der DE-OS 35 29 687 bekannt. Drehschwingungen kleiner Amplitude werden dabei ausschließlich durch elastische Deformierungen des weicheren der beiden Federelemente aufgenommen. Ihre Amplitude ist durch Endanschläge begrenzt, welche das weichere Federelement bei Einleitung von Drehschwingungen einer zu großen Amplitude überbrücken. Es ist anschließend nur noch das härtere Federelement wirksam, was dem Drehschwingungsdämpfer neben der ersten eine zweite Resonanzfrequenz verleiht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Drehschwingungsdämpfer derart weiterzuentwickeln, daß sich ein allmählicher Übergang der Dämpfungswirkungen von der Wirksamkeit der ersten Resonanzfrequenz in den Bereich der zweiten Resonanzfrequenz ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Drehschwingungsdämpfer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die einander zugewandten Enden des ersten und des zweiten Federelementes innen- bzw. außenseitig an einem Ende eines in den Freiraum vorspringenden, einarmigen Hebels festgelegt sind, daß das andere Ende des Hebels unter Deformierung des ersten und des zweiten Federelementes durch die sich bei einer gewünschten Drehzahl ergebende Fliehkraft unverrückbar an eine den Freiraum außenseitig begrenzende Gegenfläche anlegbar ist.

Die Erfindung geht aus von der Überlegung, daß bei Drehschwingungen stets eine klare Abhängigkeit zwischen der Frequenz einer Störschwingung und der Drehzahl vorhanden ist.

Die Drehzahl läßt sich dadurch zur Identifizierung und zur gezielten Dämpfung einer Störschwingung verwenden, was erfindungsgemäß unter Ausnutzung der von der Drehzahl abhängigen Fliehkraft erfolgt, indem das zweite Federelement bei Überschreiten eines Schwellwertes durch eine Kupplung überbrückt wird, so daß bei noch höheren Drehzahlen die Federwirkung des ersten Federelementes allein zum Tragen kommt.

Die Federung der in dem Schwungring enthaltenen Trägheitsmasse ist dadurch ab Erreichen einer gewünschten Drehzahl härter als zuvor, wodurch sich trotz der weiterhin vollkommen unveränderten Trägheitsmasse eine veränderte Resonanzfrequenz ergibt. Der Tilgereffekt des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers ist dadurch in zwei voneinander verschiedenen Frequenzbereichen wirksam. Diese können unter Anwendung der Formel

worin c die veränderliche Federung und m die unveränderliche Masse des Schwungringes bezeichnen, leicht an die Frequenzlage von zwei unterschiedlichen Störschwingungen angepaßt werden. Diese werden daher gleichermaßen unter Ausnutzung des Tilgereffektes gedämpft.

Im Übergangsbereich zwischen der ersten und der zweiten Resonanzfrequenz werden sich vorteilhaft auswirkende Reibungskräfte wirksam, bis das zweite Federelement in starrer Weise überbrückt ist. Hierdurch wird die Erzielung eines allmählichen Überganges der Dämpfungswirkungen von der Wirksamkeit der ersten Resonanzfrequenz in den Bereich der zweiten Resonanzfrequenz begünstigt. Der entsprechende Effekt wird weiter verstärkt durch die sich bei dem erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer mit zunehmender Drehzahl ergebende Verspannung der beiden Federelemente in Folge fliehkraftbedingter Verlagerung des freien Endes des Hebels.

Modifizierte Ausführungen des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers, bei denen dritte, vierte, fünfte usw. Federelemente mit einer dem zweiten Federelement entsprechenden Ausbildung und Funktion bei noch weiter ansteigender Drehzahl aufeinander folgend überbrückt werden, sind ohne weiteres möglich und erlauben die Erzielung tilgerbedingter Dämpfungswirkungen in weiteren Frequenzbereichen. Hierdurch werden dem erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer komplexe Anwendungsmöglichkeiten erschlossen, wobei es von hervorzuhebendem Vorteil ist, daß auch in diesen Fällen die Verwendung eines einzigen Schwungringes genügt. Der erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfer läßt sich dadurch besonders kostengünstig herstellen. Er ist von nur geringem Gewicht.

Die Federelemente können auch unterschiedliche Federsteifigkeiten besitzen, um zu erreichen, daß die beiden Resonanzfrequenzen einen möglichst großen Abstand voneinander haben.

Die Federelemente können an sich in jeder beliebigen Weise erzeugt und ausgebildet sein. Sie bestehen zweckmäßig aus gummielastischen Werkstoffen, welche durch Vulkanisation adhäsiv an den angrenzenden Maschinenteilen festgelegt sind.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß das andere Ende des Hebels auf der in radialer Richtung nach außen weisenden Fläche und/oder die Gegenfläche mit einem Reibbelag versehen sind. Die Erzielung eines guten Kraftschlusses bei der Überbrückung des zweiten Federelementes wird hierdurch begünstigt.

Reibbeläge der vorgenannten Art können auch aus gummielastischen Werkstoffen bestehen und gegebenenfalls gemeinsam mit den Federelementen angeformt sein. Die Erzeugung gestaltet sich in diesem Falle besonders einfach, wobei sich die zusätzliche Möglichkeit der Anformung einer kuppelartigen Aufwölbung auf dem Ende des Hebels und/oder der Gegenfläche ergibt und damit die Möglichkeit, einen fließenden Übergang der Dämpfungswirksamkeit zwischen den verschiedenen Frequenzbereichen zu erhalten.

Die Frequenzbereiche, in denen der erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfer eine optimale Dämpfungswirkung aufweist, lassen sich durch Veränderung der Federsteifigkeit der Federelemente verlagern. Des weiteren besteht die Möglichkeit, die Grenzfrequenz, bei der das zweite Federelement durch die fliehkraftbedingte Bewegung des Hebels überbrückt wird, durch Anbringung seismischer Massen an dem Hebel zu verändern.

Der erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfer kann auf diese Weise unterschiedlichsten Anforderungen im Detail angepaßt werden.

In der in der Anlage beigefügten Zeichnung wird eine beispielhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers gezeigt. Sie wird nachfolgend näher beschrieben:

Der gezeigte Drehschwingungsdämpfer besteht aus dem Nabenring 2 und dem Schwungring 1, die einander in einem radialen Abstand umschließen und die durch drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte, säulenförmig ausgebildete Federkörper verbunden und relativ verdrehbar sind. Die Federkörper sind durch den zwischengefügten Hebel 7 in Querrichtung unterteilt und umfassen das innen liegende Federelement 3 und das außen liegende Federelement 4. Letzteres hat zweckmäßig eine geringere Federsteifigkeit als das innen liegende Federelement 3.

Beide Federelemente bestehen aus Gummi einer Härte Shore A von 65, wobei sich die größere Nachgiebigkeit des äußeren Federelementes 4 aus der größeren Erstreckung in radialer Richtung ergibt.

Die Federelemente 3, 4 sind durch Vulkanisation an den einander gegenüberliegenden Flächen einerseits des Nabenringes 2 und des in den Federkörper eingreifenden Endes 5 des Hebels 7 bzw. an den entsprechenden Flächen des Hebels 7 und des Schwungringes 1 festgelegt.

Der Hebel 7 besteht aus einem Stahlblech, welches aus dem Bereich des Federkörpers in den in Umfangsrichtung angrenzenden Freiraum zwischen dem Nabenring und dem Schwungring vorspringt. Der Hebel 7 ist im vorspringenden Bereich (Ende 8) einwärts abgebogen, wobei der entsprechende Bereich auf seiner Außenseite mit einem Reibbelag 10 aus Gummi versehen ist.

Zur Funktion ist folgendes auszuführen:

Bei niedrigen Drehzahlen befindet sich der Hebel 7 etwa in der dargestellten Lage, wodurch die Federelemente 3, 4 den Nabenring 2 und den Schwungring 1 in einer Reihenschaltung verbinden. Das äußere Federelement 4 ist von größerer Nachgiebigkeit als das innere Federelement 3, wodurch die sich ergebende Resonanzfrequenz allein durch seine Nachgiebigkeit und die Masse des Schwungringes 1 bestimmt wird.

Mit zunehmender Drehzahl bewegt sich das vorspringende Ende 8 des Hebels 7 zunehmend in radialer Richtung nach außen, was zu einer Verspannung der Federelemente 3, 4 gegeneinander führt. Die Federsteifigkeit des außenliegenden Federelementes 4 erfährt dadurch eine Vergrößerung, wodurch die Resonanzfrequenz in einen relativ erhöhten Bereich verlagert wird.

Bei weiter ansteigender Drehzahl gelangt das vorspringende Ende 8 des Hebels 7 in einen zunehmenden Reibungskontakt mit der Gegenfläche 9 des Schwungringes 1. Dieser Berührungskontakt ist gleichbedeutend mit einer weiteren Verminderung der relativen Nachgiebigkeit des Federelementes 4, weshalb diese zunehmend ersetzt wird durch die Beweglichkeit des relativ härteren Federelementes 3. Die Resonanzfrequenz des Drehschwingungsdämpfers erfährt eine dementsprechende Verschiebung in dem Bereich höherer Frequenzen.

Der Maximalwert wird schließlich erreicht bei einer Drehzahl, bei der die relative Beweglichkeit des Federelementes 4 vollkommen blockiert ist durch den mit dem Ende 8 in einem starren Berührungskontakt zur Gegenfläche 9 gelangenden Hebel 7.

Im Regelfalle hat es sich zweckmäßig erwiesen, wenn sämtliche Hebel und Federelemente des Drehschwingungsdämpfers in gleicher Weise ausgebildet werden. Hierdurch lassen sich Unwuchten zuverlässig vermeiden.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wurde einer der Hebel entgegen den üblichen Ausführungsformen mit einer zusätzlichen seismischen Masse 11 versehen. Hierdurch wird das zugehörige, äußere Federelement 4.1 bei einer kleineren Drehzahl überbrückt als die übrigen, äußeren Federelemente 4, was bedingt, daß das relativ härtere, innen liegende Federelement 3.1 an Stelle des zuvor wirksamen, relativ weicheren, äußeren Federelementes 4.1 in eine Parallelschaltung zu den übrigen, außen liegenden Federelementen 4 gelangt. Der Frequenzbereich, in dem sich eine Resonanzwirkung ergibt, erfährt dadurch eine Aufweitung.

Es liegt auf der Hand, daß sich dieser Bereich bei entsprechender Abstimmung von weiteren Federelementen und Hebeln je nach Anzahl derselben beliebig vergrößern läßt, wodurch sich eine breitbandige Dämpfungswirkung in einem beliebig breiten Frequenzbereich ergibt.

Claims (4)

1. Drehschwingungsdämpfer, umfassend einen Naben- und einen Schwungring, die einander radial umschließen und durch wenigstens einen Federkörper verbunden sind, der ein radial innen liegendes erstes Federelement und ein radial außen liegendes, zweites Federelement umfaßt, die relativ zueinander verdrehbar sind, wobei der Federkörper säulenförmig ausgebildet ist und sich in radialer Richtung erstreckt und wobei in Umfangsrichtung neben dem Federkörper ein Freiraum zwischen dem Naben- und dem Schwungring vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Enden des ersten und des zweiten Federelementes (3, 4) innen- bzw. außenseitig an einem Ende (5) eines in den Freiraum (6) vorspringenden, einarmigen Hebels (7) festgelegt sind und daß das andere Ende (8) des Hebels (7) unter Deformierung des ersten und des zweiten Federelementes (3, 4) durch die sich bei einer gewünschten Drehzahl ergebende Fliehkraft unverrückbar an eine den Freiraum (6) außenseitig begrenzende Gegenfläche (9) anlegbar ist.

2. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende (8) des Hebels (7) auf der in radialer Richtung nach außen weisenden Fläche und/oder die Gegenfläche (9) mit einem Reibbelag (10) versehen ist.

3. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag (10) aus einem gummielastischen Werkstoff besteht.

4. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende (8) des Hebels (7) durch eine seismische Masse (11) belastbar ist.