DE3700853A1 - Bifilarer schwingungsdaempfer fuer die kurbelwelle der brennkraftmaschine eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen bifilaren Schwingungs­ dämpfer für die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges der durch den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei einem aus der älteren Patentanmeldung P 36 33 584.3-13 bekannten Schwingungsdämpfer dieser Art sind die mit den über­ lappt angeordneten Konturenlöchern des Trägers und der Pendel­ masse geformten Laufspuren für die zur Abstützung der Pendel­ masse an dem Träger vorgesehenen Rollkörper derart ausgebildet, daß bei kleinen Schwingungsamplituden der Pendelmasse eine mit der Erregerfrequenz der Kurbelwelle praktisch übereinstimmende Pendelfrequenz erhalten wird als Voraussetzung für eine ange­ nähert tautochrone Bewegung der Pendelmasse und damit für eine mit solchen Schwingungsdämpfern bezweckte Unterdrückung der im Betrieb der Brennkraftmaschine an der Kurbelwelle er­ scheinenden Schwingungen. Der Bereich von kleinen Schwingungs­ amplituden der Pendelmasse ist dabei mit der Formung der Lauf­ spuren für die Rollkörper in bezug auf eine definierte Null­ position mit einer relativen Schwingungsposition von etwa ± 15° bestimmt, um damit eine für solche Schwingungsdämpfer in der praktischen Anwendung für die Kurbelwelle der Brenn­ kraftmaschine eines Landfahrzeuges beispielhaft berücksich­ tigte Grenze zwischen den kleinen und den größeren Schwingungs­ amplituden der Pendelmasse zu erhalten. In bezug auf diese größeren Schwingungsamplituden der Pendelmasse sind die Lauf­ spuren für die Rollkörper andererseits derart geformt, daß die Pendelschwingungen bezüglich der Erregerfrequenz der Kur­ belwelle progressiv übertunt werden und somit das Reaktions­ verhalten der Pendelmasse in bezug auf die für ihre bogenför­ mige Schwingbewegung maßgeblichen Erregerkräfte entsprechend progressiv geschwächt wird, um damit für die Pendelmasse eine Begrenzung ihrer maximalen Schwingungsamplitude auf einen Wert zu erhalten, der eine mechanische Beschädigungsmöglichkeit des Schwingungsdämpfers ausschließt und dabei gleichzeitig die hö­ heren Erregerfrequenzen der Kurbelwelle ebenso optimal aus­ gleicht wie dieser Ausgleich mittels der tautochronen Bewe­ gung der Pendelmasse bei den kleinen Schwingungsamplituden vorgenommen wird.

Der bei dem bekannten Schwingungsdämpfer verwendete Träger der Pendelmasse ist als eine die Kurbelwelle etwa U-förmig überspannende Halteklammer ausgebildet, an welcher für die oder jede Pendelmasse zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Stützkörper angeordnet sind, die je eine Lauf­ spur für einen als Zylinderrolle ausgebildeten Rollkörper aufweisen. Die Laufspuren der Stützkörper werden zur Ausbil­ dung je eines den zugeordneten Rollkörper aufnehmenden Kon­ turenloches durch eine Laufspur an der zugeordneten Pendel­ masse ergänzt, deren radial nach innen gerichtete Bewegung durch einen an der Kurbelwelle anliegenden gummielastischen Puffer begrenzt wird. Bei dieser Anordnung unterliegen die Rollkörper hohen Biege- und Scherbeanspruchungen, da die Zy­ linderenden in einer Richtung und die Zylindermitte in der entgegengesetzten Richtung belastet werden. Weiterhin treten dabei relativ hohe Kontaktdrücke zwischen den Rollkörpern und der jeweils zugeordneten Pendelmasse auf, so daß für deren schwimmende Anordnung mittels der Halteklammer die zugeordnete Kurbelwange mit einer etwa der halben Länge der Rollkörper entsprechenden Dicke überdimensioniert werden muß, um für diese Kontaktdrücke den nötigen Ausgleich in der Zugbeanspruchung der Kurbelwelle zu erhalten. Bei dem bekannten Schwingungsdämpfer wird daher mit dieser Überdi­ mensionierung der Kurbelwangen ein an die Abmessungen der Pendelmasse verlorener Raum verschenkt, so daß mit dem vor­ handenen Nutzraum die andererseits unter einer abweichenden Beanspruchung der Rollkörper zu vergrößernde Pendelmasse nicht optimal zur Wirkung kommt. Daneben zeigt sich bei dem bekannten Schwingungsdämpfer noch der Nachteil, daß es sowohl beim Starten als auch beim Stillsetzen der Maschine infolge von dabei wechselnden Berührungsverhältnissen zwischen der Pendelmasse und den Rollkörpern zu einer metallischen Ge­ räuschbildung kommt, die andererseits im normalen Drehzahl­ bereich der Kurbelwelle fehlt, indem dabei die auf die Pendel­ masse einwirkende Zentrifugalkraft ständig größer als deren Schwerkraft ist.

Die durch die Patentansprüche gekennzeichnete Erfindung löst die Aufgabe, einen bifilaren Schwingungsdämpfer für die Kurbel­ welle der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges der angege­ benen Gattung derart auszubilden, daß die zur Abstützung der Pendelmasse angeordneten Rollkörper einer gleichmäßigeren Be­ anspruchung unterliegen und auch die Metallgeräusche zum Ver­ schwinden gebracht werden können, die bei Verwendung des nach der Gattung bekannten Schwingungsdämpfers beim Starten und Stillsetzen der Maschine feststellbar sind.

Der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer weist im wesentlichen die Vorteile auf, daß durch die Vorgabe des minimalen Radial­ abstandes zwischen der Pendelmasse und dem Träger an einer radialen Innenposition und dessen von der Drehzahl der Kurbel­ welle abhängige Beeinflussung eine vergleichmäßigte Beanspru­ chung der Rollkörper erhalten wird, die es jetzt gleichzeitig möglich macht, die Dicke der Kurbelwange und damit die Dicke der Pendelmasse an die Länge der Rollkörper anzugleichen. Wei­ terhin wird mit dieser Anordnung unter Beibehaltung auch einer einfachen Montagemöglichkeit des Schwingungsdämpfers an einer im übrigen keine besonders präzise Bearbeitung benötigenden Kurbelwange auch jede störende Geräuschbildung sowohl während des Startens als auch während des Stillsetzens der Maschine vermieden, weil die dabei dann entgegen der Zentrifugalkraft vorrangig zur Wirkung kommende Schwerkraft der Pendelmasse jetzt mit einer entsprechenden Ausbildung der Steuerkurve im Zusammenwirken mit dem Steuernocken derart abgefangen werden kann, daß die damit gesteuerte Veränderung des minimalen Ra­ dialabstandes zwischen der Pendelmasse und dem Träger geräusch­ los erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schwingungsdämp­ fers ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Perspektivansicht des Schwin­ gungsdämpfers in der Befestigung an der Kurbelwelle einer Brennkraft­ maschine,

Fig. 2 eine Stirnansicht des Schwingungs­ dämpfers gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine Schnittansicht des Schwingungs­ dämpfers nach der Linie III-III in Fig. 2.

In Fig. 1 ist die Anordnung eines bifilaren Schwingungsdämpfers 10 an einer Kurbelwelle 12 gezeigt, wobei die Darstellung so zu verstehen ist, daß bei einer Ausbildung der Kurbelwelle zur Verwendung bei einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine insgesamt acht solche Schwingungsdämpfer dann an den einzel­ nen Kurbelwangen 43 der Kurbelwelle 12 hintereinander ange­ ordnet sein können. Zur Befestigung jedes Schwingungsdämpfers 10 an einer Kurbelwange 43 ist dabei ein Träger 40 vorgesehen, der für eine insbesondere aus der Stirnansicht gemäß Fig. 2 er­ sichtliche sattelförmig übergreifende Sitzposition eine etwa U-förmige Einschnürung 42 aufweist. Mit dieser Einschnürung 42 liegt somit der Träger 40 an zwei gegenüberliegenden Ab­ flachungen der Kurbelwange 43 an, mit welcher der Träger eine übereinstimmende Breite aufweist, so daß er an einer zwischen den beiden Abflachungen der Kurbelwange ausgebildeten Krümmung 14 stabil aufliegen kann und damit für den Schwingungsdämpfer eine entsprechend stabile Befestigung an der Kurbelwelle 12 mittels einer verschraubten Halteklammer 44 erhalten wird.

Für eine Dämpfung von Torsionsschwingungen zweiter Ordnung der Kurbelwelle 12 weist der bzw. jeder Schwingungsdämpfer 10 zwei gleich ausgebildete Pendelmassen 46 und eine abwei­ chend ausgebildete dritte Pendelmasse 48 auf, die auf die Schwingungsimpulse erster und dritter Ordnung der Kurbelwelle 12 ansprechen. Jede Pendelmasse 46, 48 ist mittels zweier in Umfangsrichtung des Trägers 40 voneinander beabstandeter Roll­ körper 50, die zylindrisch ausgebildet sind, an dem Träger 40 abgestützt, wobei die Abstützung durch Laufspuren 52 des Trägers 40 und Laufspuren 54 der jeweiligen Pendelmasse 46, 48 bewirkt ist. Die Laufspuren 52, 54 der einzelnen Rollkör­ per 50 sind dabei derart geformt, daß sich für die Pendelmas­ sen 46, 48 eine schwimmende und in Abhängigkeit von Schwin­ gungsimpulsen der Kurbelwelle bogenförmig schwingende Anord­ nung ergibt, wobei in Übereinstimmung mit den einleitenden Hinweisen eine Grenze zwischen den kleinen und den größeren Schwingungsamplituden jeder Pendelmasse bei einer auf ihre Nullposition bezogenen Schwingungsposition von etwa ± 15° liegen kann. In bezug auf diesen Grenzwert der relativen Schwingposition sind dann diese mit folglich überlappt ange­ ordneten Konturenlöchern des Trägers 40 und der Pendelmassen 46, 48 gebildeten Laufspuren 52, 54 für die Rollkörper 50 der­ art geformt, daß sich bei den kleinen Schwingungsamplituden der Pendelmassen eine mit der Erregerfrequenz der Kurbelwelle 12 im wesentlichen übereinstimmende natürliche Pendelfrequenz ergibt, die hin zu den größeren Schwingungsamplituden ein mit einem entsprechend progressiv abnehmenden Radius der Laufspu­ ren erreichtes progressives Übertunen erfahren, womit das Re­ aktionsverhalten der den einzelnen Laufspuren jeweils zugeord­ neten Pendelmasse auf die Erregerkräfte der Kurbelwelle 12 geschwächt und damit die maximale Schwingungsamplitude der jeweiligen Pendelmasse entsprechend progressiv begrenzt wird. Die Laufspuren 52, 54 der Rollkörper 50 ergeben somit ein Schwingungsverhalten der Pendelmassen 46, 48, das für einen bifilaren Schwingungsdämpfer der gattungsgemäßen Ausbildung kennzeichnend ist.

Mit der Schnittansicht gemäß Fig. 3 ist nun für die eine Pen­ delmasse 48 gezeigt, daß an ihr ein radiales Gewindeloch 60 ausgebildet ist, in das zwei Stiftschrauben 62 und 64 ein­ geschraubt sind. Mit der einen Stiftschraube 62 ist für die Pendelmasse 48 ein Ballastgewicht bereit gestellt, durch dessen Verstellung längs des radialen Gewindelochs 60 folg­ lich der Massenmittelpunkt der Pendelmasse 48 und damit de­ ren natürliche Pendelfrequenz verändert werden kann. Mit der anderen Stiftschraube 64 wird andererseits die radial nach innen gerichtete Bewegung der Pendelmasse 48 begrenzt, so daß mit einer Verstellung dieser Stiftschraube ebenfalls längs des radialen Gewindelochs 60 eine Veränderung für die­ se Wegbegrenzung der Pendelmasse 48 erhalten werden kann. Auch die beiden anderen Pendelmassen 46 können mit solchen je in einem radialen Gewindeloch verstellbar angeordneten Stiftschrauben versehen sein, um damit auch für die mit ih­ nen bezweckte Ansprechempfindlichkeit des Schwingungsdämp­ fers auf Schwingungsimpulse erster Ordnung der Kurbelwelle entsprechend fein justieren zu können. Wenn die Pendelmas­ sen 46, 48 und damit auch die Rollkörper 50 zwischen abnehm­ baren Stirndeckeln 56 und 58 des Trägers 40 angeordnet sind, dann kann damit diese Feinjustierung auch im montierten Zu­ stand der Schwingungsdämpfer an der Kurbelwelle jederzeit relativ einfach bewerkstelligt werden.

Die Pendelmasse 48 ist dann noch mit einer axiale und radiale Abmessungen aufweisenden Aussparung 66 versehen, an welcher eine Steuerkurve 68 ausgebildet ist, mit der ein an dem einen Stirndeckel 56 als Steuernocken befestigter Stift 70 in Be­ rührung treten kann. Zwischen der Steuerkurve 68 und diesem Stift 70 ist nun im normalen Drehzahlbereich der Kurbelwelle 12 ein minimaler Abstand eingehalten, so daß die Pendelmasse 48 unter der Wirkung der auf sie einwirkenden Zentrifugal­ kraft über ihre beiden zugeordneten Rollkörper 50 ständig der durch die Laufspuren 52 und 54 gebildeten Bewegungsbahn sowohl bei den kleinen als bei den größeren Schwingungsampli­ tuden folgen kann. Bei kleineren Drehzahlen der Kurbelwelle wird dieser minimale Abstand zwischen der Steuerkurve 68 und dem Stift 70 andererseits zu dem Zeitpunkt aufgehoben, wenn die auf die Pendelmasse 48 einwirkende Zentrifugalkraft einen gegenüber der Schwerkraft der Pendelmasse resp. der dann maßgeblichen Zentripetalkraft kleineren Wert erhält, was dann fortgesetzt zur Folge hat, daß die Pendelmasse 48 eine durch das Zusammenwirken des Stiftes 70 mit ihrer Steu­ erkurve 68 gesteuerte Bewegung erfährt. Wenn folglich die Steuerkurve 68 mit einem wenigstens im wesentlichen den Laufspuren 52, 54 der Rollkörper 50 entsprechenden Verlauf ausgebildet ist, dann kann damit auch bei solchen kleineren Drehzahlen der Kurbelwelle eine ihrem normalen Drehzahlbe­ reich im wesentlichen entsprechende Bewegungsbahn der Pen­ delmasse 48 gesteuert werden, womit nicht nur die Belastung der Rollkörper 50 entsprechend vergleichmäßigt wird, sondern auch jede störende Geräuschbildung sowohl beim Starten als auch beim Stillsetzen der Maschine verhindert werden kann. Eine ergänzende Vorkehrung zur Verhinderung einer solchen störenden Geräuschbildung kann dabei noch die Anordnung zweier gummielastischer Puffer 72 zu beiden Seiten der Aussparung 66 sein, um damit für die Pendelmasse 48 eine die Pendelschwingungen dämpfende Anlage an dem Träger 40 in der unmittelbaren Nähe des Bereichs zu erhalten, in welchem bei den kleinen Drehzahlen der Kurbelwelle die Be­ wegungsbahn der Pendelmasse durch das Zusammenwirken ihrer an einer radialen Innenposition ausgebildeten Steuerkurve 68 mit dem als Steuernocken fungierenden Stift 70 gesteuert wird.

Claims (7)

1. Bifilarer Schwingungsdämpfer für die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einem an der Kurbelwelle befestigten Träger für wenigstens eine Pendelmasse, die an einer radialen Außenposition des Trägers für eine schwimmende und in Abhängigkeit von Schwingungsimpulsen der Kurbelwelle bogenförmig schwingende Anordnung durch in Laufspuren bewegliche Rollkörper abgestützt ist, wobei die Laufspuren für die Rollkörper mit überlappt angeordneten Konturen­ löchern des Trägers und der Pendelmasse gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendel­ masse (48) und der an einer radialen Innenposition zu­ geordnete Bereich des Trägers (40) nach Art einer Steu­ erkurve (68) und eines Steuernockens (70) ausgebildet sind, die im normalen Drehzahlbereich der Kurbelwelle (12) unter der Wirkung der auf die Pendelmasse (48) einwirkenden Zentrifugalkraft einen minimalen radialen Abstand voneinander einhalten und die eine diesem nor­ malen Drehzahlbereich im wesentlichen entsprechende Be­ wegungsbahn der Pendelmasse (48) steuern, wenn bei dem­ gegenüber kleineren Drehzahlen der Kurbelwelle (12) die­ ser minimale radiale Abstand zwischen der Steuerkurve (68) und dem Steuernocken (70) aufgehoben wird.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (68) an einer radiale und axiale Abmessungen aufweisenden Aussparung (66) der Pendelmasse (48) ausgebildet ist und mit einem an dem Träger (40) als Steuernocken befestigten Stift (70) zusammenwirkt.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer­ kurve (68) einen den Laufspuren (52, 54) der Rollkörper (50) im wesentlichen entsprechenden Verlauf aufweist.

4. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer­ nocken (70) in der radialen Nähe einer etwa U-förmigen Einschnürung (42) des Trägers (40) angeordnet ist, an welcher der Träger mit einer eine Wange (43) der Kurbel­ welle (12) sattelförmig übergreifenden Sitzposition be­ festigt ist.

5. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendel­ masse (48) mit einem radial verstellbaren Ballastgewicht (62) versehen ist.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ballast­ gewicht (62) mit einer in ein radiales Gewindeloch (60) der Pendelmasse (48) verstellbar eingeschraubten Schrau­ be gebildet ist.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gewin­ deloch (60) noch eine die radial nach innen gerichtete Bewegung der Pendelmasse (48) bezüglich des Trägers (40) begrenzende Stellschraube (64) eingeschraubt ist.