DE3839436A1 - Drehschwingungsdaempfer - Google Patents
DrehschwingungsdaempferInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit
einem Außenkörper und mit einem im Außenkörper angeord
neten Innenkörper, welche beiden Körper um eine
theoretische Körperdrehachse entgegen einer Federkraft
relativ zueinander drehbar sind, die in Gegen-Drehrichtung
wirkt. Der Drehschwingungsdämpfer kann auch als
drehelastische Kupplung verwendet werden.
Ein solcher Drehschwingungsdämpfer ist aus den
österreichischen Patentschriften 3 65 752 und 3 58 884 und
der deutschen Patentschrift 24 44 787 bekannt. Diese
bekannten Drehschwingungsdämpfer und drehelastischen
Kupplungen haben zwei konzentrisch zueinander angeordnete
Körper und eine Vielzahl von Federpaketen, von welchen
jedes Federpaket aus einer Vielzahl von radial zur
theoretischen Drehachse angeordneten Blattfedern besteht.
Die radial inneren Enden der Federpakete sind jeweils mit
dem Innenkörper, und die radial äußeren Enden der
Federpakete sind mit dem Außenkörper verbunden. Die
Federpakete fangen Drehmomentstöße zwischen den beiden
Körpern federnd auf. Die Reibkraft zwischen den aneinander
anliegenden Blattfedern der einzelnen Federpakete bewirkt
eine Dämpfung der aufgefangenen Drehstöße oder
Drehschwingungen. Eine weitere Dämpfung von Drehstößen und
Drehschwingungen wird dadurch erreicht, daß zwischen den
Federpaketen radial verlaufende Stege angeordnet sind, so
daß sich die Federpakete in Kammern befinden, welche in
Umfangsrichtung durch je zwei radiale Stege, innen durch
den Innenkörper und außen durch den Außenkörper begrenzt
sind. Die Kammern sind an eine Ölumlaufanlage
angeschlossen, welche durch die Kammern Öl hindurchleitet.
Bei Relativdrehungen der beiden Kupplungskörper zueinander
wird in den Kammern befindliches Öl von den Federpaketen
verdrängt, so daß die Relativbewegungen durch das Öl
gedämpft werden.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen
Drehschwingungsdämpfer zu schaffen, welcher kleinere
Außenmaße und ein geringeres Gewicht hat, und billiger
hergestellt werden kann, als die bekannten
Drehschwingungsdämpfer, ohne Einschränkung von
Drehelastizität und Dämpfungseffekt. Der
Drehschwingungsdämpfer soll aus wenigen Komponenten
bestehen und nur wenige unterschiedliche Komponenten
enthalten. Ferner soll er auch als drehelastische Kupplung
verwendbar sein.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeich
nenden Merkmale von Anspruch 1 dadurch gelöst,
- - daß zwischen den beiden Körpern mindestens zwei radial zur Drehachse einander gegenüberliegende Klemmflächen gebildet sind, von denen die eine Klemmfläche mit dem Außenkörper drehfest und die andere Klemmfläche mit dem Innenkörper drehfest ist,
- - daß die beiden Klemmflächen zwischen sich mindestens einen, in mindestens einer Umfangsrichtung um die Kör perdrehachse kleiner werdenden, Klemmspalt bilden,
- - daß mindestens eine der beiden Klemmflächen im wesent lichen in radialer Richtung federnd elastisch ist,
- - daß mindestens ein Klemmrollelement am weiten Ende des keilartigen Klemmspaltes zwischen den Klemmflächen mit einer bestimmten Einspannkraft in einer Ausgangsposi tion federelastisch eingespannt ist, in welcher das Klemmrollelement den Außenkörper und den Innenkörper in einer bestimmten Drehwinkel-Ausgangsposition zuein ander hält,
- - daß der eine Körper relativ zum anderen Körper in Keilrichtung des Klemmspaltes entgegen der Federkraft durch eine externe Kraft drehbar ist,
- - daß bei einer solchen Drehung die beiden Klemmflächen auf dem Klemmrollelement abrollen und dabei dieses Klemmelement im Klemmspalt in Richtung zu dessen engem Ende hin rollen,
- - daß die in Gegen-Drehrichtung wirkende Federkraft der Teil (Kraftkomponente) der Einspannkraft des Klemm rollelements ist, welcher vom Klemmrollelement in Ge gen-Drehrichtung auf die Klemmflächen wirkt,
- - und daß das Klemmrollelement zusammen mit den beiden Körpern von der Federkraft wieder in ihre Ausgangspo sitionen zurückbewegt werden, wenn die externe Kraft kleiner ist als die Federkraft.
Der Drehschwingungsdämpfer nach der Erfindung hat folgende
Vorteile: Er kann auch als drehelastische Kupplung
verwendet werden, benötigt weniger Einzelteile, ist
verschleißarm durch Rollreibung statt Gleitreibung, hat
kleine Außenmaße und geringes Gewicht, hat eine hohe
Dämpfung, ist leicht montierbar, und benötigt nur eine
geringe Wartung. Er ermöglicht große Verdrehwinkel zwischen
Außenkörper und Innenkörper, weshalb Drehmomentstöße
weicher absorbiert werden als beim Stand der Technik.
Der Drehschwingungsdämpfer oder die drehelastische Kupplung
nach der Erfindung kann allgemein als Stoßminderer zur
Reduzierung von Drehmomentstößen verwendet werden. Sie
können in allen Rotationsantriebsanlagen verwendet werden,
so beispielsweise in Werkzeugmaschinen, Bergwerksmaschinen,
Pumpen, Kompressoren und Mühlen, außerdem auch in
Antriebsanlagen für Schiffe, Fahrzeuge und Flugzeuge.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen
und in der folgenden Beschreibung enthalten.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnun
gen anhand von mehreren Ausführungsformen als Beispiele be
schrieben. In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines
Drehschwingungsdämpfers nach der Erfindung
im Radialschnitt längs der Ebene I-I von
Fig. 2,
Fig. 2 einen Axialschnitt längs der Ebene II-II von
Fig. 1,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Radialschnitt von
Fig. 1, jedoch für eine abgewandelte Ausfüh
rungsform,
Fig. 4 einen Ausschnitt im Radialschnitt ähnlich
Fig. 3, jedoch einer nochmals weiteren Aus
führungsform nach der Erfindung,
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung
im Radialschnitt längs der Ebene V-V von
Fig. 6,
Fig. 6 einen Axialschnitt längs der Ebene VI-VI von
Fig. 5,
Fig. 7 einen Axialschnitt einer weiteren Aus
führungsform der Erfindung mit dem
Drehschwingungsdämpfer der Fig. 5 und 6 und
einer Doppelgelenk-Zahnkupplung,
Fig. 8 eine weitere Ausführung der Erfindung im
Längsschnitt, mit einem
Drehschwingungsdämpfer der Fig. 5 und 6 und
mit Federpaketen einer Doppel
gelenkkupplung,
Fig. 9 eine weitere Ausführung der Erfindung im
halben Radialschnitt längs der Ebene IX-IX
in Fig. 10,
Fig. 10 einen halben Axialschnitt längs der Ebene X-X
von Fig. 9.
Alle Drehschwingungsdämpfer nach der Erfindung können auch
als drehelastische Kupplung verwendet werden. Der in Fig. 1
dargestellte Drehschwingungsdämpfer nach der Erfindung
besteht aus einem Innenkörper in Form einer Nabe 2 und
einem Außenkörper 4 in Form einer Ringfeder. Der
Außenumfang des Innenkörpers 2 ist mit einer Vielzahl von
ebenen Klemmflächen 6 versehen, die jeweils tangential ver
laufen und um den Außenumfang herum gleichmäßig verteilt
angeordnet sind, so daß der Innenkörper 2 an seinem Außen
umfang die Form eines Vieleckes hat. Der Innenkörper 2 ist
konzentrisch innerhalb des Außenkörpers 4 angeordnet. Die
beiden Körper 2 und 4 sind um eine theoretische Körper
drehachse 8 relativ zueinander um einen Verdrehwinkel von
weniger als 90° zueinander verdrehbar. Der Verdrehwinkel
liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 2° und 20° in jeder
Drehrichtung, also in beiden Drehrichtungen zusammen zwi
schen 4° und 40°. Die Ringfeder 4 umgibt mit radialem Ab
stand konzentrisch den Innenkörper 2. Zwischen die Klemm
flächen 6 und die gegenüberliegende Innenumfangsfläche 10
der Ringfeder 4 sind je Klemmfläche 6 je eine Klemmrolle 12
eingespannt. Dabei preßt die Ringfeder 4 mit einer bestimm
ten Vorspannung die Klemmrollen 12 gegen die Klemmflächen 6
des Innenkörpers 2. Die Ringfeder 4 ist radial federnd
nachgiebig. Wenn durch eine äußere Kraft der Innenkörper 2
relativ zum Außenkörper 4 verdreht wird, so rollen die
Klemmrollen 12, in Folge ihrer Reibverbindung mit den
Klemmflächen 6 und 10 ähnlich wie die Planetenräder eines
Planetengetriebes, aus der in Fig. 1 dargestellten mittigen
Ausgangsposition heraus. Wenn die Drehrichtung des Innen
körpers 2 im Gegenuhrzeigersinn verläuft, dann rollen die
Rollen 12 entsprechend der gestrichelt dargestellten Rol
lenposition 14 in Richtung zum einen Ende der Klemmflächen
6 des Innenkörpers 2 hin. Da die Klemmflächen 6 des Innen
körpers 2 tangential geradlinig sind, jedoch die jeweils
gegenüberliegenden Klemmflächen 10/2, welche durch die In
nenumfangsfläche 10 der Ringfeder 4 gebildet sind, bogen
förmig um die Körperdrehachse 8 sich erstrecken, bilden die
radial innen gelegenen Klemmflächen 6 des Innenkörpers 2
und die jeweils zugehörigen radial außen gelegenen Klemm
flächen 10/2 der Ringfeder 4 Doppel-Klemmspalte 16. Diese
Doppel-Klemmspalte 16 bestehen jeweils aus einem im Uhrzei
gersinn keilartig kleiner werdenden Klemmspaltteil 18 und
einem im Gegenuhrzeigersinn keilartig kleiner werdenden
Klemmspaltteil 20, mit jeweils einem engen Spaltende 22 in
Uhrzeigerdrehrichtung und einem entgegengesetzt weisenden,
in Gegenuhrzeigerrichtung zeigenden engen Spaltende 24. Das
weite Spaltende 26 der beiden Klemmspaltteile 22 und 24
liegt genau in der Mitte des Doppel-Klemmspaltes. In der
Ausgangsposition, wenn auf die drehelastische Kupplung
keine externe Drehkraft ausgeübt wird, befinden sich die
Klemmrollen 12 jeweils genau an dem für beide Klemmspalt
teile 16 und 18 gemeinsamen weiten Klemmspaltende 26 in der
Mitte zwischen diesen beiden Klemmspaltteilen, wie dies in
Fig. 1 durch ausgezogene Linien dargestellt ist. Wenn beim
Verdrehen des Innenkörpers 2 relativ zum Außenkörper 4
durch eine externe Kraft die Klemmrollen 12 beispielsweise
in Richtung zum engen Ende 22 rollen, wie dies durch eine
gestrichelte Klemmrolle 14 in Fig. 1 auf der linken Seite
dargestellt ist, wird die Ringfeder 4 stärker verspannt und
radial aufgeweitet. Die in der Ringfeder 4 gespeicherte Fe
derungsenergie dreht den Innenkörper 2 nach Wegfall des ex
ternen Drehmomentes wieder in die in Fig. 1 in ausgezogenen
Linien dargestellte Ausgangsstellung zurück. Die Aufweitung
der Ringfeder 4 wird durch einen Außenring 28 begrenzt,
welcher die Ringfeder 4 mit radialem Spiel 11 umgibt. Die
Kupplung wird drehstarr, wenn die Ringfeder 4 so weit auf
geweitet wird, daß sie am Innenumfang des Außenringes 28
anliegt. Zur Drehmomentübertragung zwischen der Ringfeder 4
und dem Außenring 28 ist die Ringfeder 4 an beiden Enden
jeweils aneinander diametral gegenüberliegenden Stellen mit
zwei axial-parallelen Vorsprüngen 30 versehen. Diese Vor
sprünge greifen in radiale Nuten 32 von stirnseitigen Dec
keln 34, welche mit dem Außenring 28 drehfest verbunden
sind, jedoch über Dichtungen 36 drehbar auf dem Innenkörper
2 angeordnet sind. Dadurch sind die radial äußeren Klemm
flächen 10/2, gebildet durch die Innenumfangsfläche der
Ringfeder 4, zusammen mit dem Außenring 28 relativ zu den
radial inneren Klemmflächen 6 drehbar, welche durch den In
nenkörper 2 gebildet sind. Die von der Ringfeder 4 erzeugte
Einspannkraft der Klemmrollen 12 erzeugt über die Klemmrol
len 12 jeweils eine tangential zur Körperdrehachse 8 ge
richtete Federkraft, welche einer Verdrehung des Innenkör
pers 2 relativ zum Außenkörper bzw. der Ringfeder 4 entge
genwirkt.
Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ragen zwischen benachbarten
Klemmflächen 6 vom Innenkörper 2, mit ihm einstückig gebil
dete, Stege 38 im wesentlichen radial nach außen bis in die
Nähe der Innenumfangsfläche 10 der Ringfeder 12. Dadurch
sind die Doppel-Klemmspalte 16 jeweils als Kammern ausge
bildet, welche in Umfangsrichtung jeweils durch zwei Stege
38, innen durch eine innere Klemmfläche 6 und außen durch
eine äußere Klemmfläche 10/2, sowie stirnseitig durch die
Deckel 34 begrenzt sind. Diese als Kammern ausgebildeten
Doppel-Klemmspalte 16 können mit Öl gefüllt sein. Dies hat
den Vorteil, daß bei einer äußeren Torsionskraft zwischen
dem Innenkörper 2 und dem Außenkörper 4 die Klemmrollen 12
gegen das im Doppel-Klemmspalt 16 vorhandene Öl gerollt
werden und dadurch dieses Öl diese Bewegungen dämpft. Hier
sind zwei Ausführungen möglich. Bei der einen Ausführungs
form sind alle Doppel-Klemmspalte 16 mit Öl gefüllt. Bei
einer Verdrehung der beiden Körper 2 und 4 relativ zueinan
der verdrängen die Klemmrollen 12 je nach Verdrehrichtung
das Öl im einen Klemmspaltteil 18 oder im anderen
Klemmspaltteil 20. Die Stege 38 ragen bis zur Innenumfangs
fläche 10 des Federringes 4 und stirnseitig bis zu den
Deckeln 34, jedoch sind die Stege 38 gegenüber diesen Tei
len nicht abgedichtet. Dadurch können die Klemmrollen 12 Öl
zwischen den Grenzflächen dieser aneinander angrenzenden
Elemente jeweils in den anderen Klemmspaltteil 20 oder 18
des jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Doppel-Klemm
spaltes 16 verdrängen. In anderer Ausführungsform können
die als Kammern ausgebildeten Doppel-Klemmspalte 16 an eine
externe Ölumlaufeinrichtung angeordnet sein, in welche die
Klemmrollen 12 das Öl verdrängen und aus welcher auf der
jeweiligen Bewegungsrückseite der Klemmrollen das Öl wieder
zugeführt wird. Die Drosselwirkung der Strömungswege des
Öles bewirkt, daß das Öl in den Doppel-Klemmspalten 16 nur
verzögert ausgetauscht wird, so daß Relativbewegungen zwi
schen Innenkörper 2 und Außenkörper bzw. Ringfeder 4 und
dem damit drehfest verbundenen Außenring 28 gedämpft wer
den.
Der Außenring 28 ist biegestarr. Dadurch kann als besondere
Ausführungsform die Außenumfangsfläche des Außenringes 28
mit einer Verzahnung 42 versehen sein. Damit hat man ein
Zahnrad in Form des Außenringes 28, in welches die drehela
stische Kupplung integriert ist.
Federn, und damit auch der Federring 4, haben von Haus aus
eine mit zunehmender Federverformung progressiv zunehmend
stärkere Federkraft. Durch Veränderung der Keilform des
Doppel-Klemmspaltes 16 kann die Federcharakteristik der
drehelastischen Kupplung verändert werden. Da der Innenkör
per 2 auf einfachere Weise bearbeitet werden kann als die
Ringfeder 4, wird hierzu zweckmäßigerweise nicht die Innen
umfangsfläche 10 der Ringfeder 4 besonders bearbeitet, son
dern es wird der Klemmfläche 6 des Innenkörpers 2 eine an
dere Form als die in Fig. 1 dargestellte ebene Form gege
ben.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die am Auße
numfang des Innenkörpers 2 gebildeten Klemmflächen 6/2
nicht eben sind, sondern je aus zwei schräg zueinander ver
laufenden ebenen Teilen 6/3 und 6/4 bestehen. Dadurch wird
die Federkraft noch progressiver bei relativer Verdrehung
von Innenkörper 2 und Außenkörper 4 zueinander.
Eine weniger progressive Federkraft erreicht man dann, wenn
entsprechend Fig. 4 die Klemmfläche 6/5 des Innenkörpers 2
bogenförmig der Bogenform der Ringfeder 4 angenähert wird.
Da der Klemmspalt 16 ein Doppel-Klemmspalt ist, besteht die
Klemmfläche 6/5 aus zwei bogenförmigen Klemmflächenteilen
6/6 und 6/7, die sich in der Mitte, d.h. am weiten Spal
tende, kreuzen, wo sich in der Ausgangsstellung auch die
Klemmrolle 12 befindet.
Falls in einem Wellenstrang nur Anfahrstöße in einer Dreh
richtung federnd aufgefangen werden sollen, genügt es, an
stelle eines Doppel-Klemmspaltes 16 nur einen Klemmspalt
teil 18 oder 20 vorzusehen. Normalerweise sind jedoch Dreh
schwingungsdämpfungen in beiden Drehrichtungen erforder
lich. Solche Drehschwingungen und auch Drehstöße können in
einem Antriebsstrang beispielsweise bei Zündaussetzern ei
nes Antriebsmotors entstehen.
Anstelle von rollenförmigen Klemmrollelementen 12 können
auch kugelförmige Klemmrollelemente verwendet werden. Damit
könnte die drehelastische Kupplung auch winkelbeweglich ge
staltet werden. Kugelförmige Klemmrollelemente haben jedoch
den Nachteil, daß sie die Klemmflächen 6 und 10/2 nur
punktförmig berühren, so daß an der punktförmigen Berüh
rungsstelle eine sehr hohe Oberflächenbelastung entsteht.
Zur Bildung einer sowohl drehelastischen als auch winkelbe
weglichen Kupplungsanordnung kann der
Drehschwingungsdämpfer nach der Erfindung mit einer
winkelbeweglichen Kupplung verbunden oder in eine
winkelbewegliche Kupplung integriert werden, beispielsweise
eine Doppelgelenkzahnkupplung oder eine Membrankupplung.
Alle Teile des Drehschwingungsdämpfers bestehen
vorzugsweise aus Metall.
Der in den Fig. 5 und 6 dargestellte Drehschwingungsdämpfer
oder Kupplung nach der Erfindung besteht aus einem
Innenkörper 52 in Form einer Nabe, einem konzentrisch dazu
angeordneten ringförmigen Außenkörper 54, einer Vielzahl
von Blattfedern 56, einer gleichen Vielzahl von Klemmrollen
12, welche mit einer bestimmten Federvorspannung der
Blattfedern 56 jeweils zwischen die Blattfedern 56 und die
Innenumfangsfläche 60 des Außenkörpers 54 federnd
eingespannt sind, und aus stirnseitigen Deckeln 62, welche
am Außenkörper 54 befestigt sind und über Dichtungsringe 64
an ringförmigen Dichtflächen 66 des Innenkörpers 52
anliegen, so daß der Außenkörper 54 relativ zum Innenkörper
52 um eine gemeinsame theoretische Körperdrehachse 8
drehbar ist. Die Verdrehbarkeit der beiden Körper 52 und 54
relativ zueinander ist auf einen Verdrehwinkel im Bereich
zwischen ungefähr 2° und 20° im Uhrzeigersinn und im
Gegenuhrzeigersinn begrenzt. Die Grenze des Verdrehwinkels
ist dann erreicht, wenn das Ende des Federweges der
Blattfedern 56 erreicht ist. Die Blattfedern 56 sind
drehfest mit dem Innenkörper 52. Die drehfeste Verbindung
ergibt sich dadurch, daß jede Blattfeder in eine Längsnut
68 eingefügt ist, die symmetrisch um den Umfang des
Innenkörpers 52 herum parallel zur Körperdrehachse 8
angeordnet sind. Die Oberfläche 70 jeder Blattfeder 56
bildet eine innere Klemmfläche, welche einer radial äußeren
Klemmfläche 72 des ringförmigen Außenkörpers 54
gegenüberliegt, die durch dessen Innenumfangsfläche 60
gebildet sind. Die beiden einander radial gegenüberliegen
den Klemmflächen 70 und 72 bilden zusammen einen Doppel-
Klemmspalt 76, bestehend aus zwei in entgegengesetzten Um
fangsrichtungen bezüglich der Körperdrehachse 8 gerichteten
Klemmspaltteilen 78 und 80 mit entgegengesetzt zueinander
gerichteten engsten Klemmspaltenden 82 und 84 und einem
mittig dazwischenliegenden gemeinsamen weiten Klemmspal
tende 86. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausgangsposition,
bei welcher keine Drehmomente zwischen dem Innenkörper 52
und dem Außenkörper 54 wirken, befinden sich die Klemmrol
len 58 jeweils an dem in der Mitte gelegenen weiten Klemm
spaltende 86. Der auf diese Weise doppel-keilförmige Dop
pel-Klemmspalt ist dadurch gebildet, daß die durch den
ringförmigen Außenkörper 54 gebildeten radial äußeren
Klemmflächen 72 bogenförmig um die Körperdrehachse 8 ver
laufen, während die jeweils dazu gegenüberliegenden radial
inneren Klemmflächen 70 im wesentlichen tangential zur Kör
perdrehachse 8 verlaufen. Die radial inneren Klemmflächen
70, welche durch die Blattfedern 56 gebildet sind, können
ebenfalls bogenförmig verlaufen oder die Form von mehrfach
abgewinkelten einzelnen Teilstücken haben, solange sicher
gestellt ist, daß die radial einander gegenüberliegenden
Klemmflächen 70 und 72 jeweils eine keilförmige Verengung
bilden, in welche die Klemmrollen 12 gerollt werden, wenn
der Innenkörper 52 relativ zum Außenkörper 54 durch eine
externe Kraft verdreht wird. Solche externe Kräfte können
in einem Antriebsstrang durch Zündaussetzer eines Motors
entstehen, oder durch Schaltvorgänge eines Schaltgetriebes
eines Kraftfahrzeuges, oder durch stoßartige Anfahrdrehmo
mente von Schaltkupplungen, usw. Die doppel-keilförmigen
Doppel-Klemmspalte 76 sind in Umfangsrichtung beidseitig
jeweils durch im wesentlichen radiale Stege 88 begrenzt,
welche die Seitenwände der Längsnuten 68 bilden und sich
einstückig vom Innenkörper 52 bis zur Innenumfangsfläche 60
des ringförmigen Außenkörpers 54 erstrecken. Dadurch haben
die Doppel-Klemmspalte 76 die Form von Kammern, welche in
Umfangsrichtung beidseitig durch Stege 88, radial innen
durch die Federn 70 und radial außen durch den Außenkörper
54 begrenzt sind.
Bei stoßartigen Drehmomenten oder bei Drehschwingungen zwi
schen dem Innenkörper 52 und dem Außenkörper 54 werden
diese Stöße oder Schwingungen durch die Blattfedern 70 auf
gefangen, welche durch die Keilform der Klemmspalte 76 über
die Klemmrollen 12 eine Federkraft tangential zur Körper
drehachse erzeugen, die den Stößen oder Drehschwingungen
entgegenwirkt. Bei solchen Stößen oder Drehschwingungen
rollen die Klemmrollen 12 durch ihre Reibkraft mit den bei
den Klemmflächen 70 und 72 auf diesen Klemmflächen ab, ähn
lich wie die Planetenräder von Planetengetrieben zwischen
einem äußeren Hohlrad und einem inneren Sonnenrad.
Zur Dämpfung von Rotationsstößen und Rotationsschwingungen
besteht eine vorzugsweise Ausführungsform der Erfindung
darin, daß die Klemmspalte 76 mit Öl gefüllt sind. Die
Klemmrollen 12 verdrängen jeweils das Öl aus dem einen
Klemmspaltteil, z.B. 78, in den anderen Klemmspaltteil,
z.B. 80, wenn der Innenkörper 52 relativ zum Außenkörper 54
durch Drehmomentstöße oder Drehmomentschwingungen gedreht
wird. Dabei gelangt das verdrängte Öl über die nicht abge
dichteten Grenzflächen zwischen den Stegen 88 des Innenkör
pers 52 und der Innenumfangsfläche 60 des ringförmigen
Außenkörpers 54 in den anderen keilförmigen Klemmspaltteil
des jeweils benachbarten Doppel-Klemmspaltes 76. Gemäß ei
ner besonderen Ausführungsform können die Doppel-Klemm
spalte 76 auch an eine externe Ölumlaufeinrichtung ange
schlossen werden, so daß das Öl des einen Klemmspaltteils
78 jeweils in den anderen Klemmspaltteil 80, oder umgekehrt
je nach Drehrichtung der beiden Körper 52 und 54 zueinan
der, des gleichen Doppel-Klemmspaltes 76 geleitet wird, an
statt in den jeweils benachbarten Doppel-Klemmspalt 76.
Durch die Form oder durch Formänderung der einander radial
gegenüberliegenden Klemmflächen 70 und 72 kann die Feder
charakteristik der Blattfedern 56 verändert werden. Gemäß
einer besonderen Ausführungsform der Erfindung haben die
Blattfedern 56 eine brückenartige Form, wie dies insbeson
dere aus Fig. 6 der Zeichnungen ersichtlich ist. Diese
brückenartigen Blattfedern 56 sind jeweils nur an ihren als
Stützen 90 ausgebildeten Enden, die in Richtung parallel
zur Körperdrehachse 8 gesehen voneinander abgewandt sind,
auf dem Innenring 52 abgestützt. Dadurch ist zwischen den
Stützen 90 der Blattfedern 56 ein Zwischenraum 92 zwischen
der Unterseite 94 jeder Blattfeder und dem Innenkörper 52
gebildet, in welchen der Stegteil 96 jeder brückenartigen
Blattfeder 56 federelastisch radial nach innen zum Innen
körper 52 hin durchbiegen kann. Die als Klemmfläche 70 die
nende Oberseite jeder Blattfeder 56 hat zwischen ihren En
den 90 einen bogenförmigen Verlauf in einer zur Körper
drehachse 8 parallelen Richtung entsprechend Fig. 6. Da
durch liegt die zugehörige Klemmrolle 56, im Längsschnitt
in Fig. 6 gesehen, nur im mittleren Bereich, nicht aber
über die gesamte Länge auf der Feder 56 auf. Die gleiche
Blattfeder 56 hat im Radialschnitt von Fig. 5 gesehen eine
zur Körperdrehachse 8 sehnenartig geradlinige Oberkante.
Diese kann in abgewandelter Ausführungsform ebenfalls bo
genförmig sein oder die Form von mehreren geradlinig anein
ander anschließenden Teilstücken haben. Wesentlich ist je
doch, daß die als Klemmfläche dienende Oberfläche 70 im
Axialschnitt entsprechend Fig. 6 gesehen radial nach außen
konvex geformt ist. Bei der dargestellten Ausgangslage
drücken die Klemmrollen 58 die Blattfedern 56 nur wenig zu
sammen, entsprechend der gewünschten Vorspannung in der
Ausgangsposition, welche in den Fig. 5 und 6 dargestellt
ist. Beim Drehen der beiden Körper 52 und 54 relativ zuein
ander werden die Rollen 58, je nach Drehrichtung der beiden
Körper 52 und 54, im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeiger
sinn in Richtung zu einem der engeren Enden 82 oder 84 der
Doppel-Klemmspalte 76 gerollt. Dabei biegen sich die Blatt
federn 56 radial nach innen in den Zwischenraum 92 in Rich
tung zum Innenkörper 52 hin. Sobald die externe Kraft zum
Verdrehen der beiden Körper 52 und 54 kleiner ist als die
von den Blattfedern 56 erzeugte Rückstellkraft, werden die
beiden Körper 52 und 54 und damit auch die Klemmrollen 12
wieder in die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausgangspo
sitionen zurückgedreht.
Alle Teile bestehen vorzugsweise aus Metall. Anstelle von
Klemmrollen 12 können auch kugelförmige Klemmrollelemente
12 verwendet werden. Dadurch kann die drehelastische Kupp
lung winkelbeweglich gestaltet werden. Kugelförmige Klemm
rollelemente haben jedoch, im Gegensatz zu rollenförmigen
Klemmrollelementen 12, den Nachteil, daß sie nur an punkt
förmig kleinen Flächenbereichen an den Klemmflächen 70 und
72 anliegen, so daß dann sehr hohe Drücke entstehen.
Der Innenkörper 52 und der Außenkörper 54 sind jeweils bie
gesteif. Dadurch können sie unmittelbar als Zahnräder aus
gebildet werden. In Fig. 5 ist als Beispiel der ringförmige
Außenkörper 54 mit Zähnen 98 versehen, so daß der Außenkör
per 54 ein Zahnradring ist, welcher über die Klemmrollen 12
und die Blattfedern 56 drehelastisch mit dem Innenkörper 52
verbunden ist.
Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt einer besonderen Ausfüh
rungsform der drehelastischen Kupplung 100 von Fig. 5 und
6. Ihr Innenkörper 52 ist mit einer Bogenzahnkupplung 102
verbunden, deren bogenförmige Kupplungszähne 104 zwei Kupp
lungsteile 106 und 108 drehfest, jedoch winkelbeweglich
miteinander verbinden. Der Außenkörper 54 der drehelasti
schen Kupplung 100 ist mit einer weiteren Bogenzahnkupplung
110 verbunden, deren bogenförmige Kupplungszähne 112 zwei
Kupplungsteile 114 und 116 drehfest, jedoch winkelbeweglich
miteinander verbinden. Auf diese Weise ist eine Kupplungs
einheit gebildet, welche baulich sehr klein ist, jedoch
trotzdem doppelgelenk-winkelbeweglich ist, sehr hohe Dreh
momente übertragen kann, und die Übertragung von Drehmo
mentstößen von der einen Kupplung 102, 110 auf die andere
Kupplung 110, 102, federelastisch auffängt und dämpft.
Gleichzeitig werden unerwünschte Drehschwingungen zwischen
den beiden Gelenkkupplungsteilen 102 und 110 vermieden oder
gedämpft oder in eine unschädliche Schwingungsfrequenz um
gewandelt.
Die gleichen Wirkungen ergeben sich bei der weiteren Aus
führungsform nach der Erfindung, welche in Fig. 8 der
Zeichnungen im Axialschnitt dargestellt ist. Hier handelt
es sich wiederum um den in den Fig. 5 und 6 dargestellten
Drehschwingungsdämpfer 100. Er ist, ähnlich wie die Aus
führungsform nach Fig. 7, integrierter Bestandteil einer
Doppelgelenkkupplung. Die Doppelgelenkkupplung ist in Fig. 8
durch eine Lamellenkupplung 122, welche an den Innenkör
per 52 angeschlossen ist, und durch eine Lamellenkupplung
124 gebildet, welche an den Außenkörper 54 angeschlossen
ist.
Der in den Fig. 9 und 10 dargestellte
Drehschwingungsdämpfer nach der Erfindung unterscheidet
sich von der Ausführung nach den Fig. 5 und 6 im
wesentlichen nur dadurch, daß alle Klemmrollen 12
aneinander anliegen. Die Reibung der Klemmrollen 12
aneinander ergibt eine erhöhte Dämpfung von
Drehmomentstößen. Bei allen Ausführungsformen der Fig. 1
bis 10 können die Klemmrollen 12 auch an den Deckeln 62
anliegen und durch Reibung daran ebenfalls Drehmomentstöße
dämpfen.
In den Fig. 9 und 10 sind den Elementen der Fig. 5 und 6
entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszahlen versehen;
nicht identische aber funktionsmäßig entsprechende Elemente
sind mit gleichen Bezugszahlen und über einen Schrägstrich
mit der Ergänzungszahl 9 bezeichnet. Zwischen dem steifen
ringförmigen Innenkörper 52/9 und dem steifen ringförmigen
Außenkörper 54/9 ist ein Ringraum 130 gebildet, der mit
Klemmrollen 12 gefüllt ist, die in Umfangsrichtung des
Ringraumes 130 aneinander anliegen. Die Außenumfangsfläche
132 des Innenkörpers 52/9 hat die Form eines Polygons oder
Vieleckes. Zwischen die flachen Teilflächen 134 der
Außenumfangsfläche 130 und die Klemmrollen 12 sind
Blattfedern 56/9 eingespannt.
Claims (17)
1. Drehschwingungsdämpfer,
- - mit einem Außenkörper (4, 28; 54),
- - mit einem im Außenkörper (4, 28; 54) angeordneten In nenkörper (2; 52),
- - welche beiden Körper um eine theoretische Körper drehachse (8) entgegen einer Federkraft relativ zu einander drehbar sind, die in Gegen-Drehrichtung wirkt, dadurch gekennzeichnet,
- - daß zwischen den beiden Körpern (2, 4, 28; 52, 54) min destens zwei radial zur Körperdrehachse (8) einander gegenüberliegende Klemmflächen (6, 10/2; 70, 72) gebil det sind, von denen die eine Klemmfläche (10/2; 72) mit dem Außenkörper (4, 28; 54) drehfest und die an dere Klemmfläche mit dem Innenkörper drehfest ist,
- - daß die beiden Klemmflächen (6, 10/2; 70, 72) zwischen sich mindestens einen, in mindestens einer Umfangs richtung um die Körperdrehachse (8) keilartig klei ner werdenden, Klemmspalt (16, 18, 20; 76, 78, 80) bil den,
- - daß mindestens eine der beiden Klemmflächen (10/2; 70) im wesentlichen in radialer Richtung federnd elastisch ist,
- - daß mindestens ein Klemmrollelement (12) am weiten Ende (26; 86) des keilartigen Klemmspaltes (16, 18, 20; 76, 78, 20) zwischen den Klemmflächen (6, 10/2; 70, 72) mit einer bestimmten Einspannkraft in einer Aus gangsposition federelastisch eingespannt ist, in welcher das Klemmrollelement (12) den Außenkörper (4; 54) und den Innenkörper (2; 52) in einer be stimmten Drehwinkel-Ausgangsposition zueinander hält,
- - daß der eine Körper (2, 4, 28; 52, 54) relativ zum an deren Körper (28, 4, 2; 54, 52) in Keilrichtung des Klemmspaltes (16, 18, 20; 76, 78, 80) entgegen der Feder kraft durch eine externe Kraft drehbar ist,
- - daß bei einer solchen Drehung die beiden Klemm flächen (6, 10/2; 70, 72) auf dem Klemmrollelement (12) im Klemmspalt in Richtung zu dessen engem Ende (22, 24; 82, 84) hin rollen,
- - daß die in Gegen-Drehrichtung wirkende Federkraft der Teil (Kraftkomponente) der Einspannkraft des Klemmrollelements (12) ist, welcher vom Klemmroll element (12) in Gegen-Drehrichtung auf die Klemm flächen (6, 10/2; 70, 72) wirkt,
- - und daß das Klemmrollelement (12) zusammen mit den beiden Körpern (2, 4, 28; 52, 54) von der Federkraft wieder in ihre Ausgangspositionen zurückbewegt wer den, wenn die externe Kraft kleiner ist als die Federkraft.
2. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die radial äußere Klemmfläche (10/2) die federela
stische Klemmfläche ist und sie durch eine Ringfeder
(4) gebildet ist, welche die radial innere Klemmfläche
(6) konzentrisch zur Körperdrehachse (8) umgibt
(Fig. 1, 2).
3. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringfeder (4) in einem biegesteifen Außenring
(28) untergebracht ist unter Freilassung eines dazwi
schenliegenden Ringspaltes (11) für radiale Federbewe
gungen der Ringfeder (4), und daß die Ringfeder (4)
mit dem Außenring (28) drehfest, jedoch relativ zuein
ander radial beweglich verbunden (30, 32) ist (Fig. 1, 2).
4. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die radial innere Klemmfläche (6) Teil eines In
nenringes (2) ist, welcher konzentrisch zur Körper
drehachse (8) innerhalb der Ringfeder (4) angeordnet
ist (Fig. 1, 2).
5. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Außenumfang des Innenringes (2) eine Vielzahl
von radial inneren Klemmflächen (6) gebildet ist, die
um den Außenumfang des Innenringes (2) herum symme
trisch zueinander angeordnet sind, und daß zwischen
jeder dieser radial inneren Klemmflächen (6) und einer
gleichen Vielzahl von radial äußeren, durch die Ring
feder (4) gebildeten federelastischen Klemmflächen
(10/2) je ein Klemmrollelement (12) federelastisch
eingespannt ist (Fig. 1, 2).
6. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die radial äußere Klemmfläche (72) durch einen
biegesteifen Außenring (54) gebildet ist, welcher die
radial innere Klemmfläche (70) konzentrisch zur Kör
perdrehachse (8) mit radialem Abstand umgibt, und
daß die radial innere Klemmfläche (70) die federela
stische Klemmfläche ist (Fig. 5, 6).
7. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die radial innere Klemmfläche (70) durch eine
Blattfeder (56) gebildet ist, welche am Außenumfang
eines Innenringes (52) angeordnet ist (Fig. 5, 6).
8. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Außenumfang des Innenringes (52) eine Vielzahl
von Blattfedern (56), welche die federelastischen
Klemmflächen (70) bilden, symmetrisch verteilt ange
ordnet ist, und daß eine gleiche Vielzahl von radial
äußeren Klemmflächen (72) durch die Innenumfangsfläche
des steifen Außenringes (54) gebildet ist
(Fig. 5, 6).
9. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Blattfeder (56) brückenartig nur an ihren En
den (90), die in Richtung parallel zur Körperdrehachse
(8) gesehen voneinander abgewandt sind, auf dem Innen
ring (52) abgestützt ist und zwischen diesen Enden
(90) ein Zwischenraum (92) zwischen der Unterseite
(94) der Blattfeder (56) und dem Innenring (52) gebil
det ist, der ein radiales federelastisches Durchbiegen
der Blattfeder (56) erlaubt, und daß die als federela
stische Klemmfläche (70) dienende Oberseite der Blatt
feder (56) zwischen ihren beiden Enden (90) ballig
ausgebildet ist mit einem bogenförmigen Verlauf in ei
ner zur Körperdrehachse (8) im wesentlichen parallelen
Richtung (Fig. 5, 6).
10. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche
6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Außenkörper (54/9) und dem
Innenkörper (52/9) ein Ringraum (130) gebildet ist,
welcher mit einer Vielzahl von Klemmrollelementen (12)
gefüllt ist, die in Umfangsrichtung des Ringraumes
gesehen aneinander anliegen, und daß eine der Vielzahl
der Klemmrollelemente (12) entsprechende Vielzahl von
Blattfedern (56/9) zwischen den Klemmrollelementen
(12) und dem Innenkörper (52/9) angeordnet ist (Fig. 9, 10).
11. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche
1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Klemmspalt ein Doppel-Klemmspalt (16; 76) ist,
welcher aus einem in der einen Umfangsrichtung keilar
tig kleiner werdenden Klemmspaltteil (18; 78) und einem
in entgegengesetzter Umfangsrichtung keilartig kleiner
werdenden Klemmspaltteil (20; 80) besteht, deren weite
Spaltenden (22, 24; 82, 84) voneinander wegragen, und daß
der Doppel-Klemmspalt (16; 76) ein für bei Klemmspalt
teilen (18; 78) gemeinsames Klemmrollelement (12) ent
hält.
12. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche
1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Klemmspalt in beiden Umfangsrichtungen an sei
nen beiden Umfangsenden durch Stege (38; 88) begrenzt
ist, welche sich über die gesamte axiale Breite des
Klemmspaltes (16; 76) erstrecken und vom einen Körper
(4, 28; 54; oder 2; 52) im wesentlichen radial bis in die
Nähe des anderen Körpers (2; 52; oder 4, 28; 54) ragen.
13. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche
1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Klemmspalt (16; 76) mit Öl gefüllt ist, und daß
Kanäle vorgesehen sind, über welche das Klemm
rollelement (12) Öl aus dem Klemmspalt gedrosselt ver
drängen kann und über welche Öl in den Klemmspalt als
Ersatz für das verdrängte Öl einströmen kann.
14. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Klemmspalte (16; 76) symmetrisch um die
Körperdrehachse (8) verteilt sind, und
daß die Klemmspalte über die Kanäle miteinander ver
bunden sind und je aus einem Klemmspalt verdrängtes Öl
über die Kanäle einem anderen Klemmspalt zugeführt
wird.
15. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kanäle durch Zwischenräume zwischen benach
barten Elementen (28, 34, 38; 54, 62, 88) gebildet sind.
16. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche
1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß einer der beiden Körper (4, 28; 54) als Zahnradring
ausgebildet ist.
17. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche
1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Außenkörper (2, 28; 54) mit einer axial zu ihm
angeordneten winkelbeweglichen Kupplung (110; 124)
verbunden ist, und daß der Innenkörper (2; 52) mit ei
ner axial zu ihr angeordneten weiteren winkelbewegli
chen Kupplung (102; 122) verbunden ist, welche beiden
Kupplungen (102, 110; 122, 124) zusammen eine doppelge
lenkige Kupplung bilden, zwischen welchen der
drehelastische Drehschwingungsdämpfer (100) angeordnet
ist (Fig. 7, 8).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883839436 DE3839436A1 (de) | 1988-11-23 | 1988-11-23 | Drehschwingungsdaempfer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883839436 DE3839436A1 (de) | 1988-11-23 | 1988-11-23 | Drehschwingungsdaempfer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3839436A1 true DE3839436A1 (de) | 1990-05-31 |
DE3839436C2 DE3839436C2 (de) | 1993-09-16 |
Family
ID=6367654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19883839436 Granted DE3839436A1 (de) | 1988-11-23 | 1988-11-23 | Drehschwingungsdaempfer |
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- 1988-11-23 DE DE19883839436 patent/DE3839436A1/de active Granted
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