DE3886614T2

DE3886614T2 - Torsionsschwingungsdämpfer mit einem gewalzten Gehäuse und anderen Verbesserungen.

Info

Publication number: DE3886614T2
Application number: DE88111441T
Authority: DE
Inventors: Thomas J Critton; Donald S Johnson; Walter P Pukalo; Ralph Yorio
Original assignee: Vibratech Inc
Current assignee: Vibratech Inc
Priority date: 1987-08-03
Filing date: 1988-07-15
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2008-07-16
Also published as: US4872369A; BR8803830A; ES2048173T3; JPH01104422A; CA1309277C; EP0302283A2; KR890004103A; KR960011921B1; EP0302283A3; DE3886614D1; ATE99391T1; MX164302B; EP0302283B1

Description

Diese Erfindung betrifft Verbesserungen bei Torsionsschwingungs-Proportionaldämpfern und befaßt sich genauer mit dem Verbessern der Zuverlässigkeit und dem Senken der Kosten derartiger Dämpfer.
Torsionsschwingungs-Proportionaldämpfer der Art, auf die die vorliegende Erfindung gerichtet ist, sind bis jetzt erfolgreich mit gegossenen, aus Eisen bestehenden, geschmiedeten, aus Eisen bestehenden, gepreßten und geschweißten Gehäusen hergestellt worden, die alle bearbeitet worden sind, um die gewünschten Abmessungen zu liefern, welche eine sich in axialer Richtung öffnende ringförmige Arbeitskammer bilden, in der ein komplementärer ringförmiger Schwungmassenring untergebracht ist, und mit einer Abdeckung, die über die axiale Öffnung des Gehäuses dichtend gelegt ist, um den Schwungring innerhalb der ringförmigen Arbeitskammer einzuschließen. Gegenüberliegende Flächen des Schwungringes und des Gehäuses sind durch einen Scherfilm beabstandet, in bezug auf eine viskose Dämpfungsflüssigkeit, die im wesentlichen jene Räume füllt. Gegossene, geschmiedete und gepreßte und geschweißte Gehäuse erfordern viel Bearbeitung und bilden daher einen wesentlichen Kostenfaktor bei den Dämpfern.
Ein weiterer Vorschlag ist es gewesen, die Form der Dämpfergehäuse durch Formtechniken unter Wasserstoffdruck endzubearbeiten. Dies erfordert ziemlich große Toleranzen und daher Dämpfungsfluid mit unüblich hoher Viskosität, wenn nicht die Scherfilmlückenflächen bearbeitet werden, was folglich zu einer kostenträchtigen Konstruktion führt. Beispielsweise wird auf das Patent Nr. 3,512,612 der Vereinigten Staaten für eine Offenbarung des Vorschlags zum Formen unter Wasserstoffdruck für solche Dämpfer Bezug genommen.
Die Druckschrift US-A 3,792,683 offenbart ein Gehäuse eines Torsionsschwingungsdämpfers mit den Merkmalen des einleitenden Teiles von Anspruch 1. Ein ringförmiges Schwunggewicht ist drehbar in einer geschlossenen Kammer angebracht und weist einen Eisenguß oder anderes schweres Material auf, bedeckt mit einem Überzug wie Nylon, Teflon, Bronze oder dergleichen. Um den Verschleiß dieses herkömmlichen Überzuges zu vermeiden, müssen die Wandflächen der Arbeitskammer in einem separaten Arbeitsschritt bearbeitet werden. Dieses Problem ist ein allgemeines und kann bei Dämpfern des Standes der Technik nicht vermieden werden. Weiterhin kann es sein, daß wegen der Abtragungsprozesse der Dämpfer nicht dynamisch ausgeglichen ist.
Es sind Verfahren bekannt, bei dem ein dynamisch ausgeglichenes, einstückiges Kupplungsgehäuse durch Verwendung eines Drehwalzwerkzeuges hergestellt werden soll. Dieses Verfahren, beschrieben in der US-A 4,056,291, verwendet eine Walze, um die Außenflächen des Gehäuses zu bearbeiten, so daß Drehsymmetrie der äußeren Teile des Gehäuses erhalten wird. Dies beugt jedoch nicht den Inhomogenitäten vor, die innerhalb des Dämpfers auftreten, beispielsweise durch das oben erwähnte Abtragen des Gewichtsüberzuges.
Eine Endbearbeitungsvorrichtung für Walzwerk ist in dem Japanese abstract, Band 6, Nr. 224 (M 170) [1102] vom 9. November 1982 offenbart. Die Seitenfläche eines Werkstückes, das endbearbeitet werden soll, wird auf den Umfang eines Dornes gepreßt, um sie so um den Umfang zu walzen, während eine Walze parallel zur Richtung der Drehwelle des Dornes geschwenkt und bewegt wird.
Eine wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile und Probleme zu überwinden, denen man in bezug auf vorbekannte Torsionsschwingungs-Proportionaldämpfer und Verfahren zum Herstellen derselben gegenübersteht, und einen neuen und verbesserten Dämpfer dieses Types und ein Verfahren zum Herstellen desselben zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen neuen und verbesserten Torsionsschwingungs-Proportionaldämpfer und ein Verfahren zum Herstellen desselben zur Verfügung zu stellen, wobei das Dämpfergehäuse drehgewalzt ist, mit den Vorteilen, die aus einer derartigen Bildung des Dämpfergehäuses herrühren.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen neuen und verbesserten Dämpfer der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, was zu einer wesentlichen ökonomischen Produktion und Struktur führt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem solchen Dämpfer eine neue und verbesserte Einrichtung zum Anbringen des Verschlusses an dem Gehäuse des Dämpfers und zum Aufrechterhalten der Integrität der hermetischen Dichtung zwischen dem Gehäuse und dem Verschluß zu schaffen.
Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung wird ein Torsionsschwingungs-Proportionaldämpfer der Art zur Verfügung gestellt, wie er in Anspruch 1 beschrieben ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues und verbessertes Verfahren zum Herstellen von Torsionsschwingungs-Proportionaldämpfern mit dem zuvor genannten neuen und verbesserten Aufbau zur Verfügung zu stellen.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform leicht deutlich, im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, obwohl Änderungen und Modifikationen bewirkt werden können, ohne daß man sich vom Gedanken und Umfang des neuen Konzeptes entfernt, das in der Offenbarung verkörpert ist, und wobei:

IN DEN ZEICHNUNGEN

Figur 1 eine Draufsicht eines Torsionsschwingungs-Proportionaldämpfers ist, der die vorliegende Erfindung verkörpert;
Figur 2 eine Querschnitts-Detailansicht ist, im wesentlichen entlang der Linie II-II aus Figur 1;
Figur 3 eine Draufsicht auf einen Rohling zum Herstellen des Dämpfergehäuses;
Figur 4 eine gebrochene, geschnittene Aufrißansicht ist, die einen Schritt beim Drehwalzen des Dämpfergehäuses zeigt;
Figur 5 einen weiteren Schritt beim Drehwalzen des Gehäuses zeigt;
Figur 6 das Walzformen einer gestuften Schulter zum Aufnehmen der radial äußeren Kante der Abdeckung des Dämpfers zeigt;
Figur 7 eine Explosionsansicht der Dämpferbestandteile ist;
Figur 8 die Dämpferkomponenten zusammengebaut zeigt und schematisch die Schweißverfahren erläutert; und
Figur 9 zeigt, wie der Dämpfer mit viskoser Dämpfflüssigkeit gefüllt wird.
Ein typischer Torsionsschwingungs-Proportionaldämpfer, der manchmal als Kurbelwellendämpfer bezeichnet wird, welcher die vorliegende Erfindung verkörpert, ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Dieser Dämpfer weist als seine Hauptkomponenten ein einstückiges kanalförmiges Gehäuse 10 auf, das eine ringförmige Arbeitskammer 11 definiert, innerhalb der ein komplementärer Schwungmassenring 12 untergebracht ist, und wobei die in axialer Richtung offene Seite des Gehäuses durch einen Verschluß 13 verschlossen ist, welcher wünschenswert in der Form einer gepreßten oder auf andere Weise geformten Platte ist.
Von besonderer Bedeutung ist der Aufbau des Gehäuses 10, welches aus einem einzigen Stück eines geeigneten dehnbaren Bleches, so wie etwa 0,03 % Aluminium in mit Aluminium beruhigtem Stahl gebildet ist, in Form gewalzt, um Kanalform für die Arbeitskammer zu bilden, die auf einer axialen Seite durch eine sich radial erstreckende Basiswand 14 definiert ist, die sich einstöckig an eine im allgemeinen sich axial erstreckende radial außenliegende ringförmige Wand 15 und eine sich im allgemeinen axial erstreckende, radial innenliegende Wand 17 anschließt. Diese innenliegende Wand 17 wiederum schließt sich an einen sich radial nach innen erstreckenden und der Achse zugewandten ringförmigen Aufnahmeflansch 18 an, der eine ringförmig gelegene Anzahl beabstandeter Bolzenlöcher 19 hat, um die Bolzen (nicht gezeigt) aufzunehmen, über die der Dämpfer an einem drehbaren Element, so wie einer Kurbelwelle, die gedämpft werden soll, angebracht wird oder ihr zugeordnet wird. Eine mittlere Öffnung 20 kann eine Zentrierungsnabe oder dergleichen auf dem zu dämpfenden Element aufnehmen.
Obwohl, wie es in durchgezogenen Linien in Figur 2 gezeigt ist, der Verschluß 13 und der Aufnahmeflansch 18 entlang einer axialen Fläche des Dämpfers gelegen sein können, kann es in manchen zweckmäßigen Anwendungen des Dämpfers wünschenswert sein, eine unterschiedliche Ausrichtung der Auflagefläche des Verschlusses und dem Aufnahmeflansch zu haben, wie es beispielhaft durch die punkt-gestrichelte Linie gezeigt ist.
Wie in den Figuren 3 bis 5 gezeigt, wird das Gehäuse 10 in eine im allgemeinen kanalförmige Schale durch Drehwalzen geformt, um den Arbeitskammer-Kanal 11 zu schaffen. Zu diesem Zweck ist in einen kreisförmigen Scheibenrohling B des bevorzugten Materials zum Drehwalzen eines mittig gelegene Öffnung 20 eingestanzt.
Für eine erste Phase des Drehens des Rohlings B, wie in Figur 4 gezeigt, kann der Rohling durch eine hydraulische Klammer 21 in einem Drehmaschinendorn 22 des Durchmessers eingespannt werden, auf den die innenliegende Wand 17 des Gehäuses geformt werden soll. Ein Zentrierungsvorsprung 22a paßt in die mittig gelegene Öffnung 20. In der Drehmaschine wird ein Außendurchmesserabschnitt des Rohlings B durch eine oder mehrere Drehwalzen 23 gedreht, von der flachen Ausrichtung, die in der punkt-gestrichelten Linie in Figur 4 gezeigt ist, zu der axialen Ausrichtung, die in durchgezogenen Linien gezeigt ist, entlang der sich axial erstreckenden zylindrischen Wand 24 des Dorns 22. Wenn die Drehwalze 23 in ihrer Drehfunktion entlang der äußeren zylindrischen Fläche des axial gedrehten Abschnittes des Rohlinges B läuft, werden die Oberflächen, die die inneren Arbeitsflächen der Gehäusewände 14, 15 und 17 werden, kalt verfestigt und auf eine endgültige Oberfläche feingewalzt, so daß keine weitere Bearbeitung für die Oberflächen erforderlich ist. Im Gegensatz dazu müssen bei vorbekannten Torsionsschwingungsdämpfergehäusen die Wandflächen der Arbeitskammer in einem separaten Arbeitsschritt bearbeitet werden, um das Verschleißen des herkömmlichen Nylonüberzuges zu vermeiden, der von den Schwungmassenringen getragen ist, wenn im Betrieb der Schwungring 12 aus der idealen zentrierten Dämpfungsposition verlagert wird und dazu neigt, sich an einer Wandfläche der Arbeitskammer zu reiben.
In der nächsten Stufe des Drehwalzens des Gehäuses 10 (Figur 5) kann der teilweise gedrehte Rohling B mittels einer hydraulischen Klammer 25 an einem Drehdorn 27 befestigt werden, wobei der Aufnahmeflanschabschnitt 18 an den Dorn 27 von der Seite her, die der Seite, die an dem Dorn 22 befestigt war, gegenüberliegt, geklemmt wird. Ein Zentrierungsvorsprung 27a greift in die Mittelöffnung 20 ein. Zusätzlich hat der Dorn 27 eine ringförmige, formende Stützrippe 28 mit einem Querschnitt, der den Querschnittsabmessungen entspricht, welche für die Innenseite des Arbeitskammerkanals 11 des endbearbeiteten Gehäuses 10 gewünscht sind. Nach dem Befestigen des Rohlings B mittels der Klammer 25 wird die zylindrische Ausbildung 14, 15, 17 durch eine oder mehrere Drehwalzen 29 über und auf die formgebende oder formende Rippe 28 gedreht, um die endgültige U-Form für den Kanal 11 des Gehäuses 10 zu erlangen. Das heißt, die sich axial erstreckende Ausbildung, in die der Rohling B radial auswärts von dem Aufnahmebereich 18 durch die Drehwalzeneinrichtung 23 (Figur 4) geformt war, wird nun gedreht, um die radial innenliegende Wand 17, die axial gelegene Bodenwand 14 und die radial nach außen gewandte Wand 15 des Gehäuses 10 zu schaffen.
Schließlich wird das Gehäuselement 10 einer Anzahl von Formgebungswalzen 30 ausgesetzt (Figur 6), um entlang der distalen Kante der Gehäusewand 15 eine Auswalzung zu formen, die eine ringförmige, axial nach außen gewandte Schulterauflagefläche 31 für die axial innere Fläche an der radial äußeren Kante des Verschlusses 13 zu schaffen. Zu diesem Zweck weist ein Satz Formgebungswalzen eine Walze 32 auf, die so gestaltet ist, daß sie einen ringförmigen, radial nach außen versetzten Kantenflansch 33 an der distalen Kante der Gehäusewand 15 formt, im Zusammenwirken mit einer komplementären Formgebungswalze 34, welche die notwendige abgestufte Versetzung aufrechterhält, um die Auflagefläche 31 zu bilden, während der Zusammenhalt der Verbindung zwischen dem versetzten Kantenflansch 33 und dem Körper der Wand 15 gewährleistet bleibt. Als ein Ergebnis hält die Auflagefläche 31 einen genauen Abstand des Verschlusses 13 von der Wand 14 aufrecht.
Wie in der darstellenden, schematischen Explosionsansicht in Figur 7 gezeigt, wird der Zusammenbau des Dämpfers durchgeführt, indem anfangs der Schwungmassenring 12 in der Arbeitskammer 11 abgelegt wird. Es wird verstanden werden, daß das Schwungringelement 12 genau gearbeitet worden ist und wünschenswert mit einem Laufflächenmaterial so wie Nylon versehen ist, wie es in dieser Technik eine übliche Praxis ist, um das Festfressen von damit in Kontakt stehenden eisenhaltigen Flächen beim Vorliegen von Silikon als viskoser Dämpfungsflüssigkeit zu vermeiden, was ein bekanntes Phänomen ist.
Nachdem das Schwungmassenelement 12 in das Gehäuse 10 eingebaut ist, wird der Verschluß 13 an Ort und Stelle angebracht. Vor einem solchen Anbringen wird in den Verschluß 13 wünschenswert ein Mittelloch 35 eingestanzt, das auf das Mittelloch 20 des Aufnahmeflansches 18 paßt, so wie Bolzenlöcher 37, die auf die Bolzenlöcher 19 passen.
Die dauerhafte, hermetisch dichte Befestigung des Verschlusses 13 an der Körperschale 10 wird bevorzugt durch Laserschweißen bewirkt. Zu diesem Zweck schweißt eine ringförmige Laserschweißnaht 38 die radial äußere Kante des Verschlusses 13 an den Kantenflansch 33, in der Nähe der Aufnahmefläche 31. Dies kann mittels eines Schweißkopfes 39 bewirkt werden, wie in Figur 8 gezeigt. Zusätzlich kann eine ringförmige Schweißnaht 14 mittels eines Laserschweißkopfes 41 ausgeführt werden, die hermetisch den Verschluß 13 mit dem Aufnahmeflansch 18 an der Wand 17 abdichtet. Ein solches Schweißen kann in jeder gewünschten Abfolge oder gleichzeitig durchgeführt werden, wie es bevorzugt werden könnte.
Eine alternative Befestigung des Verschlusses 13 an der Gehäuseschale 10 kann mittels eines Klebemittels, so wie einer abdichtenden Scheibe 42 aus Strukturklebstoff, durchgeführt werden, die im allgemeinen auf den Aufnahmeflansch 18 paßt, wie es schematisch in der Figur 7 gezeigt ist. Die haftende Scheibe 42 kann an und zwischen den Verschluß 13 und den Aufnahmeflansch 18 schmelzgeklebt werden.
Andere Einrichtungen zum dichtenden Befestigen des Verschlusses 13 an dem Aufnahmeflansch 18 können einen Dichtring umfassen, der zwischen diese Teile gelegt wird, und der Verschluß 13 wird mit dem Aufnahmeflansch 18 durch Mittel so wie Punktschweißen befestigt.
Nachdem der Verschluß 13 an dem Gehäuse 10 befestigt ist, kann das Befüllen der Kammer 11 mit viskoser hydraulischer Dämpfungsflüssigkeit, so wie einem Silikon mit geeigneter Viskosität, mittels einer Fülldüse 43 durch ein Einfülloch 44 bewirkt werden, das wünschenswert mit einem Behälterraum 45 ausgerichtet ist, der an die innenliegende Wand 17 angrenzt.
Zum Unterstützen des Befüllens kann eine Vakuumdüse 46 an ein Evakuierungsloch 47 angeschlossen werden, das sich wünschenswert durch den Verschluß 13 diametral gegenüberliegend zu dem Befü1lungsloch 44 erstreckt. Nachdem eine volle Beladung viskoser Dämpfungsflüssigkeit in die Kammer 11 eingefüllt ist, werden die Düsen 43 und 46 entfernt und die Löcher 44 und 47 geeignet abgedichtet, wie mittels geschweißter Stopfen 48 (Figuren 1 und 2).

Claims

1. Torsionsschwingungs-Proportionaldämpfer der Art, die nach dem Scherfilmprinzip arbeitet und ein ringkanalförmiges Gehäuse (10) hat, welches eine ringförmige Arbeitskammer (8) bildet, innerhalb derer ein ringförmiger komplementärer Schwungmassenring (12) angebracht ist der eine viskose Dämpfungsflüssigkeit im wesentlichen Scherfilmräume zwischen Arbeitsflächen des Schwungringes und gegenüberstehenden Arbeitsflächen des Gehäuses innerhalb der Kammer füllt; wobei das Gehäuse (10) eine drehgewalzte, im allgemeinen kanalförmige ringförmige Schale mit einer axial liegenden Bodenwand (14) und beabstandeten, sich in axialer Richtung erstreckenden, radial innenliegenden und radial außenliegenden Wänden (17, 15) aufweist und diese Wände die Arbeitsflächen des Gehäuses bilden; wobei an die Wände Ecken mit ringförmigem Radius angrenzen; dadurch gekennzeichnet, daß sowchl die inneren Arbeitsflächen als auch die Außenfläche der Gehäusewände (14, 15, 17) drehgewalzt sind und daß die Arbeitsflächen drehwalzbearbeitetes, gehärtetes feingewalztes Finish haben

Torsionsschwingungs-Proportionaldämpfer nach Anspruch 1, bei dem das Gehäuse (10) 0,03% mit Aluminium beruhigten Stahl aufweist.

3. Dämpfer nach Anspruch 1, bei dem eine der sich axial erstreckenden Wände (15) eine gewalzte Ausfalzung hat, welche eine Auflagefläche (1), an der eine axiale Fläche an einer Kanne eines Verschlusses (13) eingreift, und eine Einrichtung (38) zum hermetischen Abdichten der Verschlußkante in der Ausfalzung aufweist.

4. Dämpfer nach Anspruch 3, bei dem die Verschlußkante durch eine kreisförmige Schweißnaht (38) an einen Kantenflansch (33) geschweißt ist, der die Ausfalzung definiert und somit die Abdichtung schafft.

5. Dämpfer nach Anspruch 1, bei dem das Gehäuse (10) einen Aufnahmeflansch (18) hat, welcher mit der radial innenliegenden Wand (17) verbunden ist, Fläche an Fläche an dem Verschluß (13) liegend, wobei der Aufnahmeflansch (18) und der Verschluß (13) ringförmig angeordnete Sätze von zueinander passenden, beabstandeten Bolzenlöchern (19, 37) und eine Einrichtung (40) zum hermetischen Abdichten des Verschlusses mit dem Aufnahmeflansch bei den Bolzenlöchern (19, 37) haben.

6. Dämpfer nach Anspruch 5, bei dem die Einrichtung (40), die die Anlageflächen des Aufnahmeflansches und des Verschlusses hermetisch abdichtet, eine ringförmige Schweißnaht aufweist.

7. Verfahren zum Herstellen eines Torsionsschwingungs-Proportionaldämpfers der Art, die nach dem Scherfilmprinzip arbeitet und welche ein ringartiges, kanalfärmiges Gehäuse (10) hat, die eine ringförmige Arbeitskammer (11) bildet, in der ein ringförmiger, komplementärer Schwungmassenring (12) angebracht ist und eine viskose Dämpfungsflüssigkeit Scherfilmräume zwischen Arbeitsflächen des Schwungringes (12) und gegenüberstehenden Arbeitsflächen des Gehäuses innerhalb der Kammer im wesentlichen füllt, welches umfaßt:

das Drehwalzen (23) eines metallischen Kohlings (B) in eine im allgemeinen kanalförmige Gehäuseschale (11) und das Schaffen einer axial gelegenen Podenwand (14) und beabstandeter, im allegemeinen sich axial erstreckender, radial innenliegender und radial außenliegender Wände (17, 15) durch das Drehwalzen, wobei die Wände die Arbeitsflächen des Gehäuses bilden;

dadurch gekennzeichnet, daß das Drehwalzen in zwei Stufen durchgeführt wird, wobei die erste Stufe darin besteht, die inneren Arbeitsflächen der Gehäusewände (14, 15, 17) zu drehwalzen, während die zweite Stufe darin besteht, die Außenflächen der Gehäusewände zu drehwalzen, und daß in der ersten Stufe des Walzens ein drehwalzbearbeitetes, gehärtetes feingewalztes Finish auf den Arbeitsflächen ausgebildet wird

8. Verfahren nach Anspruch 7, welches das Auswalzen einer axial nach außen gewandten Schulterauflagefläche (31) an der distalen Kante einer der sich radial erstreckenden Wand (15) und das hermetische Befestigen einer Kante eines Verschlusses (13) an der Schulterauflagefläche (31) aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, welches das Versehen des Gehäuses (10) min einem zentralen Aufnahmeflansch (18) , das Eingreifen des Verschlusses (13) gegen den Aufnahmeflansch und das dauerhafte hermetische Befestigen (40) des Verschlussses an dem Aufnahmeflansch (18) aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 7, welches das Bewirken des feingewalzten Finish durch Drehwalzen (23) des metallischen Rohlings (B) um einen zentralen Aufnahmeflansch (18) eingangs zu einer sich im allgemeinen axial erstreckenden Form (15, 14, 17) und, übereinstimmend mit der Drehen der Form, Feindrehwalzen der radial außenliegenden Fläche der Form, die die Arbeitsflächen in der Arbeitskammer bilden soll, aufweist.

11. verfahren nach Anspruch 7, welches das Nachbearbeiten der sich axial erstreckenden Form (15, 14, 17) in das Gehäuse (10) durch Drehwalzen (29) und dadurch Kaltverfestigen von Ecken mit ringförmigem Radius, die die Wand (14) mit den sich axial erstreckenden Wänden (15, 17) verbinden, umfaßt.