DE3704520C2 - Vorrichtung zum Dämpfen von Drehbewegungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dämpfen von Drehbewegungen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine Vorrichtung dieser Art ist bereits durch die US 42 83 181 bekannt. Dabei ist zwischen einem feststehenden Bolzen und einem darauf drehbeweglich angeordneten Schwenkarm eine Kunststoffhülse eingesetzt. Diese ist über eine Rändelung formschlüssig und verdrehgesichert auf dem Bolzen befestigt. Mit ihrer zylindrischen Mantelfläche steht sie im Reibkontakt mit der Bohrungsfläche eines mit dem Schwenkarm fest verbundenen, hülsenförmigen Maschinenteils. Bei Drehbewegung bzw. auch bei kleinen Schwenkbewegungen in Winkelschritten und insbesondere bei oszillierenden Schwenkbewegungen entsteht durch die aufeinander reibenden Flächen eine Dämpfung der Drehbewegungen im Sinne einer Energievernichtung. Bei der bekannten Ausführung wird die Reibkraft durch die innere Materialelastizität der Kunststoffhülse erzielt. Bereits bei geringen thermischen Einflüssen auf die aus Metall bestehenden Maschinenteile muß mit einer erheblichen Veränderung der Dämpfungskräfte gerechnet werden. Die gleichen nachteiligen Auswirkungen ergeben sich durch toleranzbedingte Fertigungsfehler, wobei unter den Einzelexemplaren einer Serie mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften gerechnet werden muß.

Bei dem durch die DE-PS 11 15 538 bekannten Drehschwingungsdämpfer sind im Ringraum zwischen zwei Hülsen Walkelemente eingesetzt. Hierbei entsteht keine Dämpfung durch Reibung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Dämpfen von Drehbewegungen zu schaffen, bei der thermische Einwirkungen und/oder fertigungsbedingte Toleranzen keinen Einfluß auf die Dämpfungseigenschaften haben.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Dämpfungshülse aus zwei konzentrisch angeordneten und durch die Speichenstege miteinander verbundenen Hülsen besteht. Die Speichenstege sind beispielsweise in großer Anzahl am Umfang verteilt, wobei deren Breite in Umfangsrichtung etwa der mittleren Breite des dazwischenliegenden Freiraumes entspricht. Dadurch ergibt sich gegenüber einer vollen Dämpfungshülse eine erheblich gesteigerte radiale Elastizität, da beim Stauchen der einzelnen Speichenstege deren Material innerhalb der elastischen Nachgiebigkeit in Richtung der Breite, d. h. in die Freiräume hinein ausweichen kann. Die erhöhte radiale Nachgiebigkeit ergibt eine gesteigerte radiale Anpassungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Dämpfungshülse und wirkt dadurch vorteilhafterweise Fertigungstoleranzen der Maschinenteile bzw. sich gleichermaßen auswirkenden thermischen Einflüssen entgegen. Die Folge davon ist eine relativ unbeeinflußbare, gleichbleibende Dämpfungseigenschaft der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der Einsatzbereich ist nahezu universell und betrifft alle Drehbewegungen, die durch Drehbeschleunigungen wie Vibrationen, Impulsstöße und dgl. gestört sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Speichenstege gegenüber der betreffenden Radiuslinie geneigt angeordnet. Durch eine starke Neigung, beispielsweise 45° gegenüber der Radiusrichtung der Dämpfungshülse werden die Speichenstege vorwiegend auf Biegung beansprucht. Dies hat den Vorteil, daß gegenüber der stark progressiv verlaufenden Elastizitätskennlinie bei reiner Kompression des Materials in einem weiten Bereich relativ gleichmäßige Nachgiebigkeit erwartet werden kann.

Bei einem anderen Anwendungsbeispiel der Erfindung liegt die Neigung im Bereich zwischen 5 und 35 Grad. Die hier relativ gering geneigten Speichenstege bewirken, daß die Dämpfungskraft in einer Dreh- bzw. Schwenkrichtung geringer ausfällt als in der anderen. Durch die starke Reibung an den zylindrischen Reibflächen wirkt bei Drehbewegung eine Kraftkomponente in Umfangsrichtung und verbiegt die Speichenstege im Sinne einer vorübergehend stärkeren Neigung gegenüber dem Radius. Dadurch reduziert sich geringfügig die Gesamtwandstärke der Dämpfungshülse, wodurch die Reib- bzw. senkundär die Dämpfkraft kleiner wird. In umgekehrter Drehrichtung wird die Neigung der Speichenstege geringfügig verkleinert, wodurch die Wandstärke der Dämpfungshülse sich scheinbar vergrößert. Dieser Spreizeffekt führt zu erhöhter Reib- bzw. Dämpfkraft. Eine solche Ausführung ist vorteilhaft dort anzuwenden, wo abhängig von der Dreh- bzw. Schwenkrichtung unterschiedliche Beschleunigungen bzw. Vibrationen gedämpft werden sollen oder wenn impulsartige Stöße lediglich in einer bekannten Richtung auftreten. Der Impulsstoß wird dann an der Anstiegsflanke stark gedämpft, während die Rückkehrphase an der Abstiegsflanke infolge geringerer Dämpfung schneller abläuft.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Speichenstege in ihrer Neigungsrichtung gegenüber der Radiuslinie wechselseitig angeordnet. Diese Ausführung ist insbesondere für hohe Reib- bzw. Dämpfkräfte geeignet, bei denen ein Verändern der Neigung der Speichenstege bzw. der Wandstärke sicher verhindert werden soll.

Bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist die mit der Reibfläche versehene Hülse durch mindestens einen im wesentlichen axial verlaufenden Schlitz getrennt. Diese Anordnung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sich anwendungsbedingt stark ausgeprägte radiale Lastzonen ergeben, die einen partiellen Umfangsbereich der Dämpfungshülse stärker belasten. Dabei hat der betreffende Teilabschnitt individuell die Möglichkeit sich den radialen Belastungen anzupassen. Da insbesondere bei geneigt angeordneten Speichenstegen bei der Drehbewegung und/oder bei radialer Belastung mit einer geringen relativen Drehbewegung der äußeren gegenüber der inneren Hülse gerechnet werden muß, bleiben bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung die Teilabschnitte außerhalb der Lastzone vom belasteten Teilabschnitt unbeeinflußt. Die Schlitze müssen dabei eine der zu erwartenden relativen Umfangsbewegung des einzelnen Teilabschnittes angepaßte Breite aufweisen.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist die Dämpfungshülse einstückig in Kunststoff- Spritztechnik ausgeführt, wobei mindestens eine der Hülsen und die Speichenstege einen aus Blech hergestellten, in das Material eingebetteten Stützkörper aufweisen können und gegebenenfalls ist die der mit den Reibflächen versehenen Hülse gegenüber angeordnete Hülse mit Einrichtungen zur formschlüssigen Verbindung mit dem betreffenden Maschinenteil versehen. Die Fertigung aus Kunststoff bietet sich an, da einerseits die erforderliche Elastizität und andererseits die kostengünstige, einstückige Herstellung von Vorteil ist. Die Art des Kunststoffes kann den geforderten Eigenschaften hinsichtlich Reibung, Verschleiß und Elastizität angepaßt werden. Um Ermüdungserscheinungen entgegenzuwirken ist es vorteilhaft, einen entsprechend geformten Ring aus beispielsweise Federstahlblech mit radial ausgeklinkten, in die Speichenstege reichende Zungen beim Spritzgießen einzubetten. Weiterhin kann eine der Hülsen über Formschlußeinrichtungen, beispielsweise mittels einer axial verlaufenden Nut oder einem Vorsprung mit dem entsprechenden Maschinenteil verbunden sein.

Die Erfindung wird im folgenden an den in der Zeichnung dargestellten Beispielen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 die teilweise Seitenansicht einer Dämpfungshülse mit stark geneigten Speichenstegen und

Fig. 2 die teilweise Seitenansicht einer Dämpfungshülse mit gering geneigten Speichenstegen und geschlitzter äußerer Hülse.

Die in Fig. 1 dargestellte Dämpfungshülse 1 ist in einem Ringraum zwischen einem feststehenden, inneren Maschinenteil 2 und einem drehbeweglich angeordneten äußeren Maschinenteil 3 unter radialer Vorspannung eingesetzt. Sie besteht im wesentlichen aus einer inneren 4 und einer äußeren Hülse 5, die über mehrere am Umfang verteilte Speichenstege 6 miteinander verbunden sind. Die innere Hülse 4 ist beispielsweise über eine nicht dargestellte Rändelung mit dem inneren Maschinenteil verdrehgesichert befestigt. Die äußere Hülse 5 weist eine als Reibfläche ausgebildete Mantelfläche 7 auf, die mit der Bohrungsfläche 8 des äußeren Maschinenteils 3 im Kontakt steht. Die Speichenstege 6 sind jeweils gegenüber der betreffenden Radiuslinie 9 unter einem Winkel α von ca. 45° geneigt angeordnet. Dadurch werden sie bei radialer Belastung der Dämpfungshülse 1 vorwiegend auf Biegung beansprucht, so daß die Wandstärke der Dämpfungshülse 1 insgesamt elastisch nachgiebig ist. Im dargestellten, eingebauten Zustand sind die Speichenstege 6 bereits geringfügig elastisch verbogen, so daß die Mantelfläche 7 mit der schon erwähnten Vorspannung an der Bohrungsfläche 8 des äußeren Maschinenteils 3 anliegt. Im Sinne einer guten Anpassung der äußeren Hülse 5 und zur Kompensation von Fertigungstoleranzen ist diese mit einem axial verlaufenden Trennschlitz 10 versehen. Dadurch trägt die sonst starre Umfangsstrecke der äußeren Hülse 4 nicht zur radialen Vorspannung bei. Diese wird ausschließlich mittels der Speichenstege 6 erzielt. Bei Drehbewegungen des äußeren 3 gegenüber dem inneren Maschinenteil 2 entsteht zwischen der Mantelfläche 7 der Dämpfungshülse 1 und der Bohrungsfläche 8 des äußeren Maschinenteils 3 eine starke Reibung, wobei teilweise die Energie der Drehbewegung vernichtet wird und dadurch ein Dämpfungseffekt in beide Drehrichtungen entsteht.

Die in Fig. 2 dargestellte Dämpfungshülse 1 entspricht weitgehend dem Beispiel nach Fig. 1. Die Speichenstege 6 sind hier jedoch unter einem geringeren Winkel β von ca. 20° gegenüber der betreffenden Radiuslinie 9 geneigt. Dadurch richten sich die Speichenstege 6 in einer Drehrichtung im Sinne einer geringeren Neigung auf und vergrößern scheinbar die Wandstärke. Auf diese Weise wird die Vorspannung der äußeren Hülse 5 gegen die Bohrungsfläche 8 des äußeren Maschinenteils 3 verstärkt, wobei eine größere Reibkraft und damit eine gesteigerte Dämpfungskraft erzielt wird. Bei umgekehrter Drehrichtung bewirkt das Drehmoment eine stärkere Neigung der Speichenstege 6, wodurch sich die Wandstärke der Dämpfungshülse 1 scheinbar reduziert. Auf diese Weise wird eine geringere Reib- bzw. Dämpfkraft erzielt. Damit an verschiedenen Umfangsbereichen eine individuelle Anpassung der äußeren Hülse 5 gewährleistet ist, ist diese durch axial verlaufende Schlitze 11 in Teilabschnitte aufgeteilt. Die innere Hülse 4 ist mit einer axial verlaufenden Nut 12 versehen, die mit einem entsprechenden Vorsprung des inneren Maschinenteils 2 einen Formschluß im Sinne einer Verdrehsicherung bildet.

Die dargestellten Dämpfungshülsen 1 sind einstückig in Spritzgußtechnik aus Kunststoff hergestellt und können in der axialen Breite beliebig variiert werden. Weiterhin ist es denkbar, ein entsprechendes Strangprofil herzustellen, von dem die erforderliche Länge abgeschnitten wird.

Die dargestellten Ausführungen sind nur Beispiele. Selbstverständlich können sowohl die Anzahl der Speichenstege als auch deren Abmessungen und Neigung beliebig abgeändert und den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden. Weiterhin können beim Herstellen auch metallische Stützkörper aus Blech oder dgl. eingebettet werden. Wenn von der komplizierten Herstellung abgesehen wird, ist es auch denkbar, eine entsprechende scheibenförmige Ausführung zu schaffen, die für axiale Belastungen eingesetzt werden kann.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Dämpfen von Drehbewegungen, bestehend aus zwei relativ zueinander drehbaren, konzentrisch angeordneten Maschinenteilen (2, 3) und einer in einem dazwischen vorgesehenen Ringraum angeordneten, mit mindestens einem der Maschinenteile (2, 3) in Reibkontakt stehenden Dämpfungshülse (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungshülse (1), aus zwei konzentrisch angeordneten und durch Speichenstege (6) miteinander verbundenen Hülsen (4, 5) besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichenstege (6) gegenüber der betreffenden Radiuslinie (9) geneigt angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung im Bereich zwischen 5 und 35 Grad liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Speichenstege (6) in ihrer Neigungsrichtung gegenüber der Radiuslinie (9) wechselseitig angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Reibfläche versehene Hülse (5) durch mindestens einen im wesentlichen axial verlaufenden Schlitz (10, 11) getrennt ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungshülse (1) einstückig in Kunststoff-Spritztechnik ausgeführt ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Hülsen (4, 5) und die Speichenstege (6) einen aus Blech hergestellten, in das Material eingebetteten Stützkörper aufweisen.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der mit den Reibflächen versehenen Hülse (5) gegenüber angeordnete Hülse (4) mit Einrichtungen zur formschlüssigen Verbindung mit dem betreffenden Maschinenteil (2) versehen ist.