DE3940365A1 - Torsionsschwingungsdaempfer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Torsionsschwin­ gungsdämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Torsionsschwingungsdämpfer ist aus der DE-C-36 30 308 bekannt. Der hier gezeigte Schwingungs­ dämpfer besteht aus einem Nabenring und einem Schwung­ ring, der den Nabenring in einem radialen Abstand umschließt. Zwischen dem Nabenring und dem Schwungring sind drei gleichmäßig über den Umfang verteilte, säulen­ förmig ausgebildete Federkörper angeordnet, die durch Vulkanisation mit den einzelnen Ringen verbunden sind. In jeden dieser Federkörper sind etwa in der Mitte ihrer radiaien Ausdehnung Stahlbleche eingelegt, die die Federkörper in zwei Teilfedern unterteilen.

Das Stahlblech ist als Hebel ausgebildet mit einem in den Freiraum zwischen Nabenring und Schwungring ragenden Hebelarm. Das Ende dieses Hebelarmes wiederum ist als Reibfläche vorgesehen.

Bei Erhöhung der Drehzahl bewegt sich der Hebelarm, bedingt durch die Fliehkraft immer mehr in Richtung Schwungring, bis er sich an dessen Innenseite anlegt. Während dieser nach außen strebenden Bewegung verspannt das Stahlblech zunehmend die beiden Teilfedern mit­ einander mit der Folge, daß sich die Federelastizitäten und damit die torsionalen Frequenzeigenschaften des Schwingungsdämpfers laufend ändern. Sobald sich der Hebelarm an den Schwungring angelegt hat, ist praktisch die obere Teilfeder kurzgeschaltet, so daß lediglich noch der untere Federabschnitt wirkt.

Es hat sich gezeigt, daß Torsionsschwingungsdämpfer mit einem derartigen Aufbau nie ganz ohne Unwucht herge­ stellt werden können. Bei höheren Drehzahlen bewirkt die Unwucht ein radiales Auswandern des Schwungringes. Dadurch verändert sich das Dämpfungsverhalten des Schwingungsdämpfers. Die Stahlbleche nach dem Stand der Technik vermögen dieses Auswandern nicht wirksam zu unterbinden, da sie sich selbst aufgrund der Fliehkraft gewollt nach außen verbiegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer so auszugestalten, daß eine etwaige Unwucht auch bei höheren Drehzahlen auf das Frequenzverhalten des Schwingungsdämpfers keine wesent­ lichen Rückwirkungen hat.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit dem Kenn­ zeichen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach der Erfindung werden also die Blechstreifen, die in die Federelemente eingelegt sind, als Anschläge gegen das radiale Auswandern des Schwungringes herangezogen. Sie weisen zu diesem Zweck Anschläge auf, die in der vielfältigsten Form ausgeführt sein können. Durch diese Maßnahme werden zwei Ziele erreicht. Einmal das soeben erwähnte Verhindern des Auswanderns des Schwungringes. Zum anderen sollen die Bleche die radiale Steifigkeit des Torsionsschwingungsdämpfers erhöhen. Durch ge­ schickte Ausbildung der Blechstreifen läßt sich darüber hinaus auch noch das torsionale Frequenzverhalten des Schwingungsdämpfers beeinflussen.

Ganz allgemein läßt sich sagen, daß durch die Formge­ staltung der Einlegebleche sich das radiale und tor­ sionale Verhalten des Schwingungsdämpfers in viel­ fältiger Weise verändern läßt. Es spielen hierbei die Breite, Dicke, das Material der Einlegebleche, sowie ihre Biegeradien im Elastomerbereich, Steigung, Winkel und Radien der Endbereiche der Blechstreifen bzw. der Bereiche, die als Anschläge vorgesehen sind, eine Rolle.

Dadurch, daß sich der Schwungring bei höheren Drehzahlen gegen die Anschläge der Einlegebleche abstützt, werden nicht vermeidbare Unwuchten und Exzentrizitäten der Drehachse eliminiert. Die Anschläge verhindern ein weitergehendes Auswandern und somit einen weiteren Anstieg der Unwucht.

Je nach Auslegung der Blechstreifen läßt sich eine gewollte Federsteifigkeit erreichen. Dadurch läßt sich wie beim Stand der Technik eine Beeinflussung des torsionalen Verhaltens des Schwingungstilgers ein­ stellen. Durch die Formgebung des Anschlages kann die Federsteifigkeit progressiv ausgelegt werden, so daß mit zunehmender Drehzahl und Anpreßdruck der Schwungring in seiner Relativbewegung immer mehr blockiert wird.

Andererseits kann aber auch die Kontaktfläche zwischen dem Anschlag des Blechstreifens und dem Schwungring als eine gut gleitende Fläche ausgelegt sein. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Schwingungsdämpfer in allen Betriebszuständen seine eigentliche Aufgabe, die tor­ sionalen Schwingungen der Antriebswelle zu dämpfen, erfüllt. Die Gleitfläche ermöglicht ihm trotz Anlage des Blechstreifens die oszillierenden Bewegung gegenüber dem Nabenring. Die Gleitfläche kann mit einer dem entgegen­ kommenden Beschichtung versehen sein.

Andererseits wiederum kann aber auch diese Anlagefläche, soweit gewünscht, als Gummiauflage ausgeführt sein. Dadurch wird eine Geräuschbildung zwischen dem Blech­ streifen und dem Schwungring unterbunden. Schließlich bewirkt die Gummiauflage eine dämpfende Wirkung bezüg­ lich der oszillierenden Relativbewegung des Schwung­ ringes in Umfangsrichtung.

In einer besonders einfachen Ausführung sieht die Erfindung Blechstreifen vor, die lediglich in ihrem Mittenbereich in Richtung des Schwungrings gewölbt sind. Dabei können diese Blechstreifen vollkommen von dem Federkörper, der aus einem gummiartigen Elastomer besteht, umschlossen sein.

Um die bereits erwähnte Beeinflussung der torsionalen Eigenschaften des Schwingungsdämpfers zu erreichen, sieht eine zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ein Blechstreifen vor, der außermittig eingebettet ist. Außermittig heißt in diesem Fall, daß der Blechstreifen in seiner Längsausdehnung jenseits eines Teilkreises vorgesehen ist, der zwischen dem Nabenring und dem Schwungring liegt. Besonders gut läßt sich das tor­ sionale Verhalten beeinflussen bei einem schräg zum Teilkreis angeordneten Blechstreifen. Dadurch ergibt sich im Federelement eine etwa keilförmige Anlauffläche, gegen die der Blechstreifen bei der Oszillationsbewegung des Schwungringes drückt.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Blechstreifen wenigstens einen Endabschnitt auf, der aus dem Federelement in den Freiraum zwischen Naben- und Schwungring hineinragt. Dieser Endabschnitt ist dabei so gekröpft, daß er als Anschlag für den Schwungring dient. In zweckmäßiger Ausführung berührt der gekröpfte Ab­ schnitt schon im Ruhezustand des Schwingungsdämpfers sowohl die Außenseite des Nabenrings als auch die Innenfläche des Schwungringes. Dadurch ist von Anfang an eine Abstützung des Schwungrings gegeben.

Torsionsschwingungsdämpfer der genannten Art sind aufgrund ihrer Eigenbewegung und aufgrund ihres An­ bringungsortes erhöhten Temperaturen ausgesetzt. Die steigende Temperatur erweicht die elastomeren Feder­ elemente zunehmend, die dadurch das Dämpfungsverhalten des Schwingungsdämpfers verändern. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind daher die Blechstreifen als Luftleitschaufeln ausgebildet, die dem Schwingungs­ dämpfer bei seinen Umdrehungen Kühlluft zuführen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 bruchstückhaft einen Torsionsschwin­ gungsdämpfer. Die linke und die rechte Seite zeigen unterschiedliche Ausfüh­ rungsformen der Einlegebleche;

Fig. 2 einen vergleichbaren Ausschnitt des Schwingungsdämpfers wie in Fig. 1, jedoch mit einem vollständig einge­ betteten gewölbten Blechstreifen;

Fig. 3 wiederum der Teilbereich eines Schwingungsdämpfers mit einem schräg eingelegten Blechstreifen;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein gekröpftes und als Anschlag dienendes Ende des Blechstrei­ fens in besonderer Weise dargestellt ist;

Fig. 5 eine der Fig. 4 vergleichbare Darstellung eines abgewandelten gekröpf­ ten Endabschnittes des Blechstreifens;

Fig. 6 und 7 Blechstreifen, deren gekröpftes Ende vollständig in den Federelementen einge­ bettet sind und

Fig. 8 ein eingebetteter Blechstreifen, dessen gekröpftes Ende als Luftleitschaufel ausgebildet ist.

In Fig. 1 ist ein Teilbereich eines Torsionsschwin­ gungsdämpfers 1 gezeigt, der in zwei Bruchstücke aufge­ teilt ist. Die Bruchstücke zeigen dabei unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung und unterscheiden sich insbesondere in den nachfolgend genauer beschriebenen Blechstreifen. Der Torsionsschwingungdämpfer 1 ist aufgebaut aus einen Nabenring 2, der gewöhnlich eine Topfform aufweist und mit seinem Topfboden an einer Gelenkscheibe oder ähnlichem mit der Antriebswelle eines Kraftfahrzeuges verbunden ist. In Fig. 1 ist lediglich der Topfrand angedeutet.

Den Nabenring 2 umgibt konzentrisch und mit Abstand ein Schwungring 3. Nabenring 2 und Schwungring 3 sind über ein gummielastisches Federelement 4 miteinander verbun­ den. Der Torsionsschwingungsdämpfer 1 wird in der Regel drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Federelemente 4 aufweisen, wie dies auch im Stand der Technik nach der DE-C-36 30 308 gezeigt ist. Die Federelemente 4 sind allerdings auf diese Anzahl nicht beschränkt, vielmehr wird sie je nach Zweckmäßigkeit gewählt.

In den Federelementen 4 sind Blechstreifen 5 eingebettet bzw. einvulkanisiert. Sie sind also mit dem gummielasti­ schen Material der Federelemente 4 fest verbunden.

Wie bereits erwähnt, zeigt Fig. 1 zwei Ausführungs­ beispiele der Erfindung. Beim rechten Ausführungs­ beispiel weist der Blechstreifen 5 zum Schwungring 3 hin eine Wölbung auf. Außerdem ragt sein Ende aus dem Federelement 4 heraus und ist dort zunächst nach unten und dann nach oben gekröpft. Dieser gekröpfte Endab­ schnitt ist insgesamt mit 5a bezeichnet. Der gekröpfte Endabschnitt 5a weist in etwa eine S-Form auf und seine S-Bögen stützen sich einmal gegen die äußere Umfangs­ fläche des Nabenrings 2 und zum anderen gegen die innere Umfangsfläche des Schwungrings 3 ab. Allerdings liegen die S-Bögen nicht direkt an diesen Flächen an, da­ zwischen erstreckt sich eine elastische Zwischenlage 4a, 4b. Diese Zwischenlagen 4a, 4b bestehen aus demselben Material wie die Federelemente 4 und sind durch ent­ sprechende Formgestaltung beim Vulkanisieren des Feder­ elementes 4 gleich mit aufgebracht worden.

Wie Fig. 1 zeigt, wird für den Blechstreifen 5 eine verhältnismäßig große Blechstärke gewählt, die ihm insbesondere im Bereich des gekröpften Endabschnittes 5a eine hohe Steifigkeit verleiht. Damit eignet sich der gekröpfte Abschnitt als Anschlag gegen das radiale Auswandern des Schwungringes 5 bei höheren Drehzahlen. Die gewölbte Form des Blechstreifens 5 innerhalb des Federelementes 4 wurde mit dem Ziel einer höheren Radialsteifigkeit des Federelementes 4 gewählt. An­ zumerken sei noch, daß in Wirklichkeit das Federelement 4 und der Blechstreifen 5 symmetrisch ausgelegt sind, das heißt der Blechstreifen tritt an beiden Enden aus dem Federelement 4 heraus und ist dort in gleicher Weise geformt. Dies ist schon deshalb notwendig, um keine Unwucht innerhalb des Schwingungsdämpfers zu erzeugen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, linke Seite unterscheidet sich von dem nach der rechten Seite im wesentlichen dadurch, daß der Blechstreifen 5 innerhalb des Federelementes keine Auswölbung zeigt. Außerdem hat der gekröpfte Endabschnitt, jetzt mit 5b bezeichnet, eine weitere Kröpfung erhalten und zeigt damit eine abgewandelte S-Form. Schließlich sind die S-Bögen hier mit Spiel gegenüber den jeweiligen Umfangsflächen des Nabenrings 2 und des Schwungrings 3 angeordnet. Auch auf diese Weise läßt sich das torsionale Verhalten des Schwingungsdämpfers über den Drehzahlbereich verändern und zwar in der Weise, daß bei niedrigeren Drehzahlen, bei denen der gekröpfte Endabschnitt 5b noch nicht als Anschlag dient, der Schwingungsdämpfer insgesamt weicher ist.

Für Fig. 2 und alle weiteren Figuren gilt grundsätz­ lich, daß in ihnen nur ein Ausführungsbeispiel darge­ stellt ist und daß die funktionsmäßig gleichwirkenden Teile mit den gleichen Bezugszahlen wie nach Fig. 1 versehen sind. Außerdem zeigen die Figuren wiederum nur diejenigen Abschnitte des Schwingungsdämpfers, die für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind.

Der Blechstreifen 5 nach Fig. 2 ist vollständig in dem Federelement 4 eingebettet. Er weist, vergleichbar mit dem rechten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, eine Auswölbung zum Schwungring 3 hin auf. Seine Endab­ schnitte 5c laufen in Richtung Nabenring 2 zu Bögen aus. Durch diese Formgebung erhöht der Blechstreifen einmal die radiale Steifigkeit des Federelementes 4, zum anderen wirkt er in der erfindungsgemäßen Weise als Anschlag gegen das Auswandern des Schwungringes 3.

In Fig. 3 ist der Blechstreifen 5 schräg gegenüber einem Teilkreis 6 im Federelement 4 eingebettet. Als Teilkreis 6 ist dabei ein gedachter Kreis bezeichnet, der den radialen Abstand zwischen dem Nabenring 2 und dem Schwungring 3 halbiert. Die Endabschnitte 5d des Blechstreifens 5 reichen in den Freiraum zwischen Nabenring 2 und Schwungring 3. Sie sind dort in ähn­ licher Weise wie in Fig. 1 zu einer umgekehrten S-Form ausgebildet und dienen auf diese Weise wiederum als Anschlag. Durch die schräge Anordnung des Blechstreifens 5 wird zusätzlich das torsionale Frequenzverhalten des Schwingungsdämpfers beeinflußt, da bei einer Relativ­ bewegung des Schwungringes 3 gegenüber dem Nabenring 2 der Blechstreifen 5 in immer stärkeren Maße gegen das Federelement 4 drückt.

Die Besonderheit nach Fig. 4 besteht darin, daß der Endabschnitt 5e eine Anlauffläche 5f aufweist, die bei einer Relativbewegung des Schwungringes 3 mit einer entsprechend ausgeformten Anlagefläche 4c an der Innen­ seite des Schwungringes 3 in Reibkontakt tritt. Auf diese Weise wird das torsionale Frequenzverhalten des Schwingungsdämpfers beeinflußt.

Bei dem Torsionsschwingungsdämpfers nach Fig. 5, der im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, linke Seite ähnelt, sind die S-Bögen des Endabschnittes 5b in elastischen Auflagen des Federelementes 4 abgestützt. Dadurch läßt sich ein gezieltes Federverhalten des Endabschnittes 5b erreichen.

Gegenüber den bisherigen Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1, 3 und 5 befindet sich nach Fig. 6 und 7 der Endabschnitt 5g nach Fig. 6 und 5h nach Fig. 7 inner­ halb des Federelementes 4. Allerdings wurde darauf geachtet, daß beim Vulkanisieren diese Endabschnitte 5g und 5h kein Bindemittel aufweisen. Das gummielastische Material des Federelements 4 ging daher mit diesem Endabschnitten keine Verbindung ein. Durch diese Maß­ nahme wurde erreicht, daß das Federelement 4 im Bereich die Endabschnitte 5g und 5h eine Relativbewegung aus­ führen kann. Auf diese Weise wird die torsionalen Kennfrequenz gezielt beeinflußt. Erwähnt sei noch, daß in Fig. 6 der Endabschnitt 5g eine angenäherte umge­ kehrte S-Form aufweist, während nach Fig. 7 der End­ abschnitt 5h die Form einer öse hat. Außerdem ist in Fig. 7 das Federelement 4 zwischen dem Bogen des Endabschnittes 5h und der Außenseite geschlitzt. Erkenn­ bar ist dies durch einen Schlitz 4d.

Die Besonderheit des Torsionsschwingungsdämpfers nach Fig. 8 besteht darin, daß die in den Freiraum zwischen Schwungring 3 und Nabenring 2 erstreckenden Endab­ schnitte 5i als Luftleitflächen ausgebildet sind. Bei drehendem Schwingungsdämpfer saugen sie nach Art eines Gebläses Kühlluft an und führen sie den Federelementen 4 zu.

Claims (14)

1. Torsionsschwingungsdämpfer insbesondere für An­ triebswellen von Kraftfahrzeugen mit einem auf der Antriebswelle befestigbaren Nabenring, einem den Nabenring konzentrisch und mit Abstand umgebenden Schwungring und mit gummielastischen Federelementen zwischen Schwungring und Nabenring, in die Blech­ streifen eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen (5) Anschläge (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5g, 5h, 5i) aufweisen gegen das radiale Auswandern des Schwungringes (3).

2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Blechstreifen (5) in Umfangsrichtung erstrecken und als Anschläge (5c) dienende radiale Auswölbungen aufweisen.

3. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen (5) voll­ ständig in den Federelementen (4) eingebettet sind.

4. Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blech­ streifen (4) gegenüber dem sich zwischen dem Schwungring (3) und Nabenring (2) ergebenden Teilkreis (6) außermittig angeordnet sind.

5. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen (5) schräg gegenüber dem Teilkreis (6) verlaufen.

6. Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Blech­ streifen (5) wenigstens einen als Anschlag dienen­ den gekröpften Endabschnitte (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5g, 5h, 5i) aufweist.

7. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gekröpfte Endabschnitt (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) aus dem Federelement herausragt und spielfrei an der inneren Umfangsfläche des Schwung­ ringes (3) und/oder an der äußeren Umfangsfläche des Nabenringes (2) anliegt.

8. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Endabschnitt (5a, 5b, 5e) und dem Schwungring (3) und/oder Nabenring (2) eine Zwischenlage (4a, 4b, 4c) vorhanden ist.

9. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage gleitende Eigenschaften aufweist.

10. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gekröpfte Endabschnitt (5e) aus dem Federelement (4) herausragt und mit einer in Umfangsrichtung wirkenden, an dem Schwungring (3) und/oder Nabenring (2) vorgesehenen Anlauf­ fläche (4c) zusammenarbeitet.

11. Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Endab­ schnitt (5a, 5b, 5e) S-förmig gebogen ist und sich mit seinen S-Bögen je an einer am Schwungring (3) und am Nabenring (2) ausgebildeten federnden Unterlage abstützt.

12. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gekröpfte Endab­ schnitt (5g, 5h) ohne mechanische Verbindung in dem Federelement (4) eingebettet ist.

13. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (5h) eine Ösenform aufweist.

14. Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gekröpf­ ten Endabschnitte (5i) als Luftleitflächen zur Zuführung von Kühlluft ausgebildet sind.