DE3918063C2

DE3918063C2 - Vorrichtung zur Änderung der zeitlichen Durchflussmenge bei einem Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE3918063C2
Application number: DE19893918063
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Ing Rohs; Hans Prof Dr Ing Rohs; Dietmar Dipl Ing Heidingsfeld; Hans Petri
Original assignee: Individual
Current assignee: Rohs Voigt Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1989-06-02
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2009-06-03
Also published as: DE3918063A1; DE3943520A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Änderung der zeitlichen Durchflußmenge eines flüssigen Dämpfungsmittels bei einem Drehschwingungsdämpfer, insbesondere für Kolbenmo toren, in dessen mit der An- bzw. Abtriebswelle verbundenem, umlaufenden zylindrischen Dämpfergehäuse Stirnzahnräder pla netenartig gelagert sind und mit einem auf der Ab- bzw. Antriebswelle sitzenden, zentralen Zahnrad in Eingriff stehend, eine Zahnradpumpe für einen geschlossenen Kreislauf des Dämpfungsmittels bilden, wobei in der Förderleitung für das Dämpfungsmittel auf der jeweiligen Druckseite eine Speicherkammer mit elastisch veränderbarem Volumen z. B. ein Membranspeicher oder dgl. und/oder ein drehzahlabhängig gesteuertes Kolbenventil vorgesehen ist, dessen Kolben geeignet ist, als Drosselstellglied durch seine Axialbewe gung den Querschnitt der Förderleitung zu verändern.

Eine Vorrichtung dieser Art ist durch die DE 37 26 926 C1 bekannt. Auch bei dieser, gegenüber dem früheren Stand der Technik verbesserten Vorrichtung können noch Schwierigkeiten mit der inneren Dichtigkeit, insbesondere der Zahnradpumpe, auftreten, da es infolge innerer Leckagen möglich ist, daß sich unerwünschte Relativverdrehungen ergeben. Um dies zu vermeiden, müssen auch hier, wie bei allen anderen bekannten Drehschwingungsdämpfern relativ hochviskose Öle als Dämp fungsmittel verwendet werden. Nun haben zähe Öle relativ schlechte Schmiereigenschaften und sind daher an sich wenig erwünscht.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der eingangs genannten Vorrichtung eine solche zu schaffen, die durch eine geeignete Druckentlastung an den Zahnrädern eine bessere Abdichtung ermöglicht und darüber hinaus einfacher und billiger herstellbar ist.

Die Lösung der Aufgabe besteht gemäß der Erfindung in den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 2.

Aus der US-PS 2 699 122 ist zwar eine Zahnradpumpe bekannt, bei der die planetenartig angeordneten Zahnräder, die mit einem Sonnenrad in Eingriff stehen, in entsprechenden Ausnehmungen des Gehäuses zapfenlos gehalten sind, doch entspricht diese bekannte Zahnradpumpe nicht dem Oberbegriff der vorliegenden Ansprüche 1 und 2.

Durch die zusätzliche erfindungsgemäße Druckentlastung ist auch eine sinnvolle Verwendung von zapfenlos geführten Zahnrädern erst möglich, insbesondere bei den hohen Drücken in einem Drehschwingungsdämpfer, da andernfalls ein zu starker Abrieb auftreten würde.

Durch den Wegfall der Zahnradwellen und ihrer Lager ergeben sich nicht nur Bau- und Montagevorteile, sondern auch eine bessere Abdichtung der Zahnradpumpe. Es sind darüber hinaus weniger eng tolerierte Fertigungsmaße möglich.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen 3-10.

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des zentralen Zahnrades als innenverzahntes Hohlrad. Bei gleichem Förder volumen der Zahnradpumpe baut eine Zahnradpumpe mit einem Hohlrad kleiner. Es ist somit möglich, auch bei relativ kleinem gegebenen Bauraum eine zuverlässige starke Vorrich tung unterzubringen.

Da der Dämpfungsmitteleinlaß außen liegt, ergibt sich stets eine gute blasenfreie Zuführung des Dämpfungsmittels zur Saugseite durch Einwirkung der Fliehkraft. Dabei sammelt sich die Luft innen. Die Hohlradausführung bietet infolge der relativ großen radialen Fläche und Hebellängen des Pumpeninnern eine gute Möglichkeit zur Aufnahme von Axial- und Kippkräften sowie große Räume zur Aufnahme von Dämp fungsmittel. Das größere spezifische Fördervolumen der Zahnradpumpe mit Hohlrad führt auch zu niedrigeren Betriebs drücken und trägt hierdurch ebenfalls dazu bei, etwaige Leckagen zu vermeiden. Dabei ist es besonders günstig, daß der relativ große Innenraum zur Unterbringung von mehr als zwei planetenartig angeordneten Stirnzahnrädern ausgenutzt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vor richtung nach der Linie I-I in Fig. 2.

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht einer Druckentlastung,

Fig. 4 eine Ansicht einer anderen Druckentlastung,

Fig. 5 einen axialen Schnitt durch ein Planetenrad der Fig. 4,

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Zahnradpumpe mit Sonderver zahnung,

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Zahnradpumpe mit Sonderlage rung,

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Einrichtung zur Vordämpfung,

Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX in Fig. 8.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem als innenverzahntes Hohlrad 2 ausgebildeten zentralen Zahnrad einer Zahnradpumpe 1, an dem ringförmige Stirnplat ten 3 befestigt sind, die auf Schultern 4 eines Pumpeninnen teiles 5 drehbar gehalten sind. Das Pumpeninnenteil 5 weist an seinem Rand vier etwa kreisförmige, offene Ausnehmungen 6 zur Aufnahme von planetenartig angeordneten Stirnzahnrädern 7 auf und ist mittels nicht dargestellter Schrauben mit dem Schwungrad des Anlasserzahnrades 8 verbunden, das das Hohlrad 2 mit einem Rand 46 mit radialem Abstand topfartig übergreift.

Die Stirnzahnräder 7 sind ohne weitere Zapfen oder dgl. in den Ausnehmungen 6 gelagert und stehen mit dem Hohlrad 2 in Eingriffsverbindung.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die planetenartig angeordneten Stirnzahnräder 7 durch eine geschlossene Förderleitung 10 verbunden, die ihrerseits aus einer Innenringleitung 9, hiermit verbundenen Zu- und Ablaufleitungen 11, 12 und einer diese überbrücken den Steuerleitung 13 besteht.

An die Zulaufleitung 11 ist eine Speicherkammer 14 mit elastisch veränderbarem Volumen, z. B. ein Blasen- oder Membranspeicher angeschlossen, der bei Druckanstieg zeitwei lig einen Teil des Dämpfungsmittels aus der Zulaufleitung 11 aufnimmt und nach Ablauf der Druckspitze wieder abgibt. Die Speicherkammer wirkt ähnlich einem Windkessel und im Dämpfungssystem wie eine die Schwingungsamplituden verrin gernde Feder.

Von der Innenringleitung 9 führt die Ablaufleitung 12 über eine Drossel 15 durch ein drehzahlabhängig steuerbares Kolbenventil 16, das mit einem radial angeordneten, federnd abgestützten und eine Einschnürung aufweisenden Kolben versehen ist, der sich bei auftretenden Fliehkräften nach außen bewegt und die Ablaufleitung 12 teilweise oder ganz verschließt.

Der hinter dem Kolbenventil 16 liegende Teil der Ablauflei tung 12 ist mit dem zwischen der Drossel 15 und der Speicherkammer 14 befindlichen Teil der Zulaufleitung 11 durch eine Steuerleitung 13 überbrückt, die durch ein Steuerventil 17 geht.

Ein besonders sicherer, verschleißarmer Lauf der zapfenfrei, flächig gelagerten, planetenartig angeordneten Stirnzahnrä der 7 in den Ausnehmungen 6 des Pumpeninnenteiles 5 kann durch einen Druckausgleich erzielt werden.

Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit eines solchen Druckausgleiches in der Form einer von der Ansaugseite der Pumpenkammer führenden, zur Ausnehmung 6 konzentrischen Ringnut 36, die diametral zur Ansaugstelle in der Ausnehmung 6 (Druckaus gleichkanal) mündet.

Fig. 5 und 6 zeigen eine andere Ausführungsform. Hierbei weist jedes Stirnzahnrad 7 diametrale, zueinander axial versetzte Durchgangsbohrungen 37 auf.

Es ist zweckmäßig, zwischen den Stirnzahnrädern 7 und dem Hohlrad 2 eine Sonderverzahnung vorzusehen, bei der das eine Zahnrad Zähne einer Normalverzahnung und Zahnlücken auf weist, die breiter sind als bei einer Normalverzahnung und bei dem das andere Zahnrad in umgekehrter Weise ausgebildet ist. Beispielsweise ist eine solche Sonderverzahnung wie in Fig. 7 so ausgebildet, daß das Hohlrad 2 Zahnlücken 38 aufweist, die den Raum zweier benachbarter Zahnlücken einschließlich des dazwischen liegenden Zahnes einer Normal verzahnung einnehmen. Umgekehrt weisen die Stirnzahnräder 7 entsprechend groß ausgebildete Zähne 38′ auf, zwischen denen sich Zahnlücken 39′ befinden, deren Abmessungen dem Normal profil entsprechen und mit den Zähnen 39 des Hohlrades 2 korrespondieren. Eine solche Sonderverzahnung hat den Vorteil, daß die Führungsflächen der Stirnzahnräder 7 an der Ausnehmung 6 größer sind als bei Normalverzahnung. Außerdem können größere Kräfte aufgenommen werden. Es können auch andere Größenverhältnisse zwischen Zahn- und Zahnlücke vorgesehen sein.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeigt Fig. 8. Danach ist es zweckmäßig, die Ausnehmung 6 im Pumpeninnenteil 5 so auszubilden, daß sie dem Stirnzahnrad 7 in Tangentialrich tung ein größeres Spiel gibt, d. h. tangential als Langloch 6′ ausgebildet ist. Im Betrieb pendelt sich dann das Stirnzahnrad 7 in seine Betriebsstellung ein und wird erst bei Beaufschlagung mit einem Drehmoment einseitig angelagert und dichtet die Druckseite ab. Im Leerlauf hingegen läßt es ein großes Spiel zu, womit ein "idle rattle" vermieden wird.

Die Relativgeschwindigkeit zwischen dem umlaufenden Pumpen gehäuse 2, 3 (Hohlrad und Stirnplatten) und dem Pumpeninnen raum 5 ist der für die Dämpfung der Drehschwingungen erforderliche Schlupf. Es gibt Punkte im Kennfeld eines Motors, wo eine mehr oder weniger starke Dämpfung erforder lich ist. Der Schlupf soll daher auf das dem Betriebspunkt zugehörige Maß gesteuert werden, was letztlich eine Steue rung der zeitlichen Durchflußmenge des Dämpfungsmittels gleichkommt.

Bei hohem Schlupf ergibt sich eine Erwärmung des Dämpfungs mittels, die im Extremfall unzulässig hoch sein kann. Für solche Fälle ist es zweckmäßig, wenn die planetenartig angeordneten Stirnzahnräder 7 aus einem Werkstoff bestehen, dessen Wärmedehnung größer ist, als diejenige des Werkstof fes, aus dem das Hohlrad 2 und das Pumpeninnere 5 bestehen. Es ergibt sich dann bei Erreichen einer bestimmten Tempera tur, daß die Stirnzahnräder 7 blockieren und kein Schlupf mehr auftritt. Erst wenn der Drehschwingungsdämpfer seine Betriebstemperatur wieder erreicht hat, beginnen dann die Stirnzahnräder 7 wieder zu drehen.

Um eine gute Leerlaufdämpfung zu erzielen, ist eine Vordämpfung vorgesehen. Diese ist in den Fig. 9 und 10 dargestellt. Danach besteht das Pumpeninnenteil 5 aus zwei konzentrisch aufeinander drehbar gelagerten Bauteilen 40, 41, die in ihren Lagerflächen radiale Ausnehmungen 42, 43 zur formschlüssigen Aufnahme von tangential angeordneten Kupp lungsfedern 44 aufweisen. Insbesondere bei Leerlauf oder niedrigem Drehmoment können hierdurch Drehschwingungen abgefangen werden. Sobald ein gewisses Drehmoment übertragen wird, wirkt die Kupplung der Bauteile 40, 41 starr.

Claims

1 . Vorrichtung zur Änderung der zeitlichen Durchflußmenge eines flüssigen Dämpfungsmittels bei einem Drehschwin gungsdämpfer, insbesondere für Kolbenmotoren, in dessen mit der An- bzw. Abtriebswelle verbundenem, umlaufenden zylindrischen Dämpfergehäuse Stirnzahnräder planetenartig gelagert sind und mit einem auf der Ab- bzw. Antriebswel le sitzenden, zentrischen Zahnrad in Eingriff stehend, eine Zahnradpumpe für einen geschlossenen Kreislauf des Dämpfungsmittels bilden, wobei in der Förderleitung für das Dämpfungsmittel auf der jeweiligen Druckseite eine Speicherkammer mit elastisch veränderbarem Volumen z. B. ein Membranspeicher oder dgl. und/oder ein drehzahlabhän gig gesteuertes Kolbenventil vorgesehen ist, dessen Kolben geeignet ist, als Drosselstellglied durch seine Axialbewegung den Querschnitt der Förderleitung zu verändern, dadurch gekennzeichnet,
daß die planetenartig angeordneten Stirnzahnräder (7) der Zahnradpumpe (1) ohne Achszapfen ausgebildet flächig zwischen den axialen Stirnplatten (3) der Zahnradpumpe (1) in Ausnehmungen (6, 6′) des Pumpeninneren (5) gelagert sind und
daß das Pumpeninnere (5) einen die Ausnehmung (6, 6′) für die Stirnzahnräder (7) mit Abstand umgebenden Druckaus gleichkanal (36) aufweist, der diametral zur Eingriffs stelle des Zahnradpaares (2, 7) in der das Stirnzahnrad (7) aufnehmenden Ausnehmung (6, 6′) mündet.

2. Vorrichtung zur Änderung der zeitlichen Durchflußmenge eines flüssigen Dämpfungsmittels bei einem Drehschwin gungsdämpfer, insbesondere für Kolbenmotoren, in dessen mit der An- bzw. Abtriebswelle verbundenem, umlaufenden zylindrischen Dämpfergehäuse Stirnzahnräder planetenartig gelagert sind und mit einem auf der Ab- bzw. Antriebswel le sitzenden, zentrischen Zahnrad in Eingriff stehend, eine Zahnradpumpe für einen geschlossenen Kreislauf des Dämpfungsmittels bilden, wobei in der Förderleitung für das Dämpfungsmittel auf der jeweiligen Druckseite eine Speicherkammer mit elastisch veränderbarem Volumen, z. B. ein Membranspeicher oder dgl. und/oder ein drehzahlabhän gig gesteuertes Kolbenventil vorgesehen ist, dessen Kolben geeignet ist, als Drosselglied durch seine Axialbewegung den Querschnitt der Förderleitung zu verändern, dadurch gekennzeichnet, daß die planetenartig angeordneten Stirnzahnräder (7) der Zahnradpumpe (1) ohne Achszapfen ausgebildet, flächig zwischen den axialen Stirnplatten (3) der Zahnradpumpe (1) in den Ausnehmungen (6, 6′) des Pumpeninnern (5) gelagert sind sowie diametrale, axial zueinander versetz te und einander nicht schneidende Druckausgleichbohrungen (37) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das zentrische Zahnrad der Zahnradpumpe (1) ein innenverzahntes Hohlrad (2) ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6′) für die planetenartig angeordneten Stirnzahnräder (7) in tangen tialer Richtung langlochartig verbreitert sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die planetenartig angeordneten Stirn zahnräder aus einem Werkstoff bestehen, dessen Wärmeaus dehnung größer ist, als diejenige des Werkstoffes des Hohlrades (2) und des Pumpeninneren (5).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die planetenartig angeordneten Stirn zahnräder und das zentrale Zahnrad eine Sonderverzahnung aufweisen, derart, daß das Hohlrad (2) Zähne (39) einer Normalverzahnung und Zahnlücken (38) aufweist, die breiter sind als bei einer Normalverzahnung und das Stirnzahnrad (7) Zahnlücken (39′) einer Normalverzah nung und Zähne (38′) aufweist, die entsprechend breiter sind als die Zahnlücken einer Normalverzahnung.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der An- bzw. Abtriebswelle fest verbundene, die planetenartig angeordneten Stirn zahnräder (7) aufnehmende Teil der Zahnradpumpe (1) aus zwei drehbar aufeinander gelagerten Bauteilen (40, 41) besteht, die durch tangentiale, formschlüssig eingela gerte Federn miteinander elastisch gekuppelt sind.