DE4201597C2 - Drehschwingungsdämpfer mit zwei spiralförmigen Bändern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit zwei spiralförmigen Bändern nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie er beispielsweise aus der DE 40 06 121 A1 als bekannt hervorgeht.

Der Drehschwingungsdämpfer nach der DE 40 06 121 ist in einer Ausführungsform mit zwei ineinanderliegenden Spiralfedern ausgebildet, die in einer mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Kammer angeordnet sind. Die Spiralfedern sind jeweils an ihrem einen Ende mit dem Antriebsteil und an ihrem anderen Ende mit dem Abtriebsteil des Drehschwingungsdämpfers verbunden. Die Spiralfedern können eine relative Verdrehbewegung zwischen dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil weich abfedern und dämpfen zugleich diese Bewegung durch radiale Bewegung ihrer Spiralwindungen und die dadurch hervorgerufene Flüssigkeitsverdrängung.

Bei der Einrichtung nach der DE 28 13 002 A1 ist parallel zu einer elastischen Kupplung ein Drehschwingungsdämpfer geschaltet. Der Drehschwingungsdämpfer besteht in einer Ausführung aus zwei spiralförmigen Bändern, die ineinandergreifen und jeweils verschiedenen Dämpferhälften zugeordnet sind, an denen sie an Seitenscheiben jeweils entlang eines Längsrandes befestigt sind. Die Bänder befinden sich in einem Raum, der mit einer hochviskosen Flüssigkeit gefüllt ist, die auch den Spalt zwischen den Bändern ausfüllt. Drehschwingungen der beiden Dämpferhälften gegeneinander werden durch Beanspruchung der Flüssigkeit auf Scherung gedämpft. An dieser Einrichtung wird als nachteilig empfunden, daß die starre Befestigung der Bänder jeweils entlang eines Längsrandes an einer Dämpferhälfte recht aufwendig ist. Von Nachteil ist ferner, daß der Drehschwingungsdämpfer keine wirksame Kühlung aufweist. Zur Kühlung sind lediglich Kühlrippen vorgesehen. Ferner besitzt der Drehschwingungsdämpfer nur eine geringe radiale Verlagerungsfähigkeit, was ebenfalls von Nachteil ist. Der mögliche Radialversatz entspricht gerade einer Spaltbreite, mit der die Bänder gegeneinander beabstandet sind.

Bei einer Kupplung nach der DE-OS 24 18 831 dienen zur elastischen Verbindung eines Antriebs- und Abtriebsteils elastische scheibenförmige Gummielemente. Diese Gummielemente begrenzen einen mit einer Flüssigkeit gefüllten Raum, in dem sich mit einem Spalt zueinander auf Abstand liegende starre Ringscheiben befinden. Bei relativen Verdrehungen der Ringscheiben gegeneinander wird aufgrund der Viskosität der in den Spalten befindlichen Flüssigkeit eine Dämpfung der Bewegung erzielt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehschwingungsdämpfer aufzuzeigen, der hinsichtlich der Radialverlagerungsfähigkeit günstig ist, der aufgrund seiner Konstruktion bei Bedarf in einfacher Weise mit einer wirksamen Kühleinrichtung ausgebildet werden kann und der aufgrund seiner einfachen Konstruktion eine kostengünstige Fertigung erlaubt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, den Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 mit spiralförmigen Bändern zu versehen, die lediglich jeweils an einem Ende an einem Innenring bzw. an einem Außenring befestigt sind, während die anderen Enden frei sind und die Längsränder zwischen Innenring und Außenring in radialer Richtung und in Umfangsrichtung gegenüber den Dämpferhälften frei verschieblich geführt sind. Innenring und Außenring gehören dabei unterschiedlichen Dämpferhälften an. Die Spiralform läßt sich in einfacher Weise durch Aufwickeln zweier aneinander anliegender Bänder herstellen. Die derart vorgeformten Bänder brauchen dann lediglich zwischen Innen- und Außenring eingelegt und an jeweils einem Ende fixiert werden, was in einfacher Weise möglich ist. Die Radialverlagerungsfähigkeit des Drehschwingungsdämpfers ist groß, weil sich die Dämpferhälften bei freien Längsrändern um den Betrag radial gegeneinander verschieben lassen, der der Summe der Freiräume zwischen Innen- und Außenring entspricht. Darüber hinaus werden Radialverlagerungen durch Verdrängung von Flüssigkeit aus dem Spalt gedämpft. Die radiale Dämpfung kann durch Verwendung von gelochten Blechen beeinflußt werden. Bei Bedarf kann aufgrund der radialen und umfänglichen Bewegungsmöglichkeit der Bänder das gegen den Außenring eine oszillierende Bewegung ausführende freie Ende des am Innenring befestigten Bandes bei entsprechender Führung eine tangentiale geradlinige Bewegung ausführen und so als Antrieb für eine Kühleinrichtung benutzt werden, wie in den Ansprüchen 4 bis 7 dargestellt.

Zur elastischen Koppelung der beiden Dämpferhälften eignet sich in besonderer Weise eine Gummikupplung nach Anspruch 2, deren Gummielemente in besonders kompakter Bauweise nach Anspruch 3 die seitliche Begrenzung des Raumes bildet, der die Bänder und die Dämpfungsflüssigkeit aufnimmt. Eine wirksame Kühleinrichtung ergibt sich, wenn nach Anspruch 4 das freie Ende des mit dem Innenring verbundenen Bandes als Pumpenkolben ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Pumpenkolben nach Anspruch 5 ein auf das freie Ende des Bandes aufvulkanisiertes Gummielement. Als Kühlraum kann ein Ringraum entsprechend Anspruch 6 dienen, der auf einem Außenumfang des Außenrings liegt, und Kühlrippen nach Anspruch 7 umfaßt. Zur Konstanthaltung des Flüssigkeitsdrucks ist nach Anspruch 8 ein federbelasteter Kolben vorgesehen, der auf die Flüssigkeit im Speicherraum wirkt. Der Speicherraum liegt vorzugsweise innerhalb des Innenrings, wie in Anspruch 9 aufgeführt. Um den Abrieb gering zu halten, ist ein Band vorzugsweise aus Stahlblech und das andere aus Bronzeblech, gemäß Anspruch 10. Nach Anspruch 11 können die Bänder in der Weise vorgeformt werden, daß sie in Richtung auf den Innenring vorgespannt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht des Drehschwingungsdämpfers in Richtung der in Fig. 2 eingezeichneten Schnittlinie I-I gesehen;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Drehschwingungsdämpfer in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie II-II gesehen.

Der in Fig. 1 im Querschnitt und in Fig. 2 im Längsschnitt dargestellte Drehschwingungsdämpfer ist mit zwei spiralförmigen Bändern 1 und 2 ausgebildet, die in einem Raum 3 zwischen einem Innenring 4 und einem koaxial dazu liegenden Außenring 5 angeordnet sind. Innenring 4 und Außenring 5 gehören dabei verschiedenen Dämpferhälften an. Die Bänder 1, 2 werden in einfacher Weise durch Aufwickeln zweier gerader aneinander anliegender Bänder auf einem geeigneten Dorn vorgeformt, so daß sie axial in den Raum 3 hineingeschoben werden können. Die Befestigung der Enden erfolgt in einfacher Weise durch Fixierung durch axiale Stifte, wie in Fig. 1 dargestellt, oder auch durch radiale Stifte. Die jeweiligen Bandenden sind dabei in tangentiale Ausnehmungen von Innen- bzw. Außenring eingeführt. Die beiden anderen Enden der Bänder 1 und 2 sind frei und die Längsränder sind in radialer und in Umfangsrichtung gegenüber den Dämpferhälften frei verschieblich geführt. Bei relativen Verdrehungen zwischen Innen- und Außenring bewegen sich die Oberflächen der Bänder 1 und 2 gegeneinander in Umfangsrichtung. Eine Dämpfung der Drehbewegung wird dadurch bewirkt, daß der Spalt 6 zwischen den Bändern 1 und 2 mit einer Flüssigkeit mit hoher Viskosität, beispielsweise einer Polymerflüssigkeit, gefüllt ist. Zur Aufnahme der Flüssigkeit dient der Raum 3, in dem die Bänder 1 und 2 angeordnet sind. Seitlich wird der Raum 3 durch die Gummielemente 7 und 8 einer Gummikupplung umfaßt und abgedichtet. Die wulstförmigen Gummielemente 7 und 8 dienen zur elastischen Kopplung von Innen- und Außenring. Hierzu sind die Gummielemente 7 und 8 und der Außenring 5 auf einem Außenumfang mit den Bauteilen 9 und 10 verbunden. Das Bauteil 9 weist einen Flansch auf, der mit einer Welle 11, beispielsweise einer Abtriebswelle verbunden ist. Die Bauteile 9 und 10 bilden zugleich in ihrem Inneren einen ringförmigen Kühlraum 12, der mit dem Raum 3 in Verbindung steht. Auf dem Außenumfang des Bauteils 9 sind radiale Kühlrippen 13 angeordnet.

Der Innenring 4 und die Gummielemente 7 und 8 sind auf einem Innenumfang mit Ringscheiben 23, 24 und einem Zentralteil 14 verbunden, das seinerseits mit einer Welle 15 gekoppelt ist. Die Ringscheiben 23, 24 dienen zur seitlichen Führung des freien Endabschnittes des am Außenring befestigten Bandes 2. Aufgrund ihrer Eigensteifigkeit bedarf es keiner weiteren seitlichen Führung. Die Welle 15 stellt beispielsweise die Antriebswelle einer Brennkraftmaschine, also beispielsweise eine Kurbelwelle dar. Im Innern des Zentralteiles 14 ist ein Speicherraum 16 ausgebildet, der weitere Dämpfungsflüssigkeit aufnimmt. Der Speicherraum 16 ist über eine Bohrung 17 mit dem Raum 3 verbunden. Im Speicherraum 16 wird der Flüssigkeitsdruck durch einen federbelasteten Kolben 18 konstant gehalten.

Die Bänder 1 und 2 sind vorzugsweise aus verschiedenen Materialien, nämlich aus Stahlblech und Bronzeblech hergestellt, was, wie von Lagern her bekannt, den Verschleiß gering hält. Die Spaltweite zwischen den Bändern 1 und 2, und damit auch die Größe der Dämpfung ist abhängig von der Drehzahl, mit der der Drehschwingungsdämpfer umläuft. Je größer die Umlaufgeschwindigkeit, um so größere Fliehkräfte stellen sich ein, die eine Aufspreizung der Bänder bewirken, bis sich ein Gleichgewicht einstellt. Durch geeignete Vorspannung der Bänder in Richtung auf den Innenring 4 hin kann die Spaltweite beeinflußt werden.

Während die Dämpfung der Drehschwingungen durch Flüssigkeitsreibung bewirkt wird, werden Radialbewegungen der beiden Dämpferhälften gegeneinander durch Verdrängung von Flüssigkeit aus dem Spalt 6 zwischen den Bändern 1 und 2 bewirkt. Dabei ist der mögliche Radialversatz deshalb groß, weil die Längsränder in radialer und tangentialer Richtung frei verschiebbar sind. Der Radialversatz entspricht der Summe der Freiräume zwischen Innen- und Außenring.

Neben der großen Radialverlagerungsfähigkeit ist von Vorteil, daß der Drehschwingungsdämpfer in einfacher und besonders platzsparender Weise zwischen den Gummielementen einer Gummikupplung angeordnet werden kann.

Ferner ist eine hochwirksame Kühlung möglich. Zur Kühlung der auf Scherung beanspruchten Flüssigkeit wird die Flüssigkeit im Kreislauf zwischen dem Kühlraum 12 und dem Raum 3 geführt. Zur Förderung der Flüssigkeit ist das freie Ende des Bandes 1, das mit dem Innenring 4 verbunden ist, als Pumpenkolben ausgebildet, der in einer tangentialen Kammer 21 im Außenring 5 geführt ist. Als Pumpenkolben dient ein auf das freie Ende des Bandes 1 aufgeformtes Gummiformteil 22 mit einer schrägen Kante, die bei Auswärtsbewegungen des freien Endes an der Kammerwandung angedrückt liegt, und bei Einwärtsbewegungen abhebt. Dadurch wird bei Auswärtsbewegungen des Gummiformteils 22 das in der Kammer 21 enthaltene Flüssigkeitsvolumen in den ringförmigen Kühlraum 12 ausgeschoben, während zugleich über eine Rückschlagklappe 20 und eine Bohrung 19 ein entsprechendes Volumen aus dem Kühlraum 12 in den Raum 3 zugeführt wird. Bei Einwärtsbewegungen des Gummiformteils 18 ist die Rückschlagklappe 20 geschlossen. Infolgedessen hebt die Kante des Gummiformteils 22 von der Kammerwandung ab und es gelangt aus dem Raum 3 erwärmte Flüssigkeit in die Kammer 21. Auf diese Weise läßt sich in einfacher Weise mit einfachsten Mitteln eine effektive Kühlung bewirken. Infolge Undichtigkeit verlorene Flüssigkeit wird durch die Flüssigkeit im Speicherraum 16 ersetzt.

Claims (12)

1. Drehschwingungsdämpfer, dessen beide elastisch miteinander gekoppelten Dämpferhälften mit spiralförmig vorgeformten Bändern aus Blech verbunden sind, die ineinanderliegen, und die in einem Raum angeordnet sind, der mit einer hochviskosen Flüssigkeit gefüllt ist, die auch den Spalt zwischen den Bändern erfüllt, wobei das Band (1) mit seinem innenliegenden Ende an einem Innenring (4) der einen Dämpferhälfte befestigt ist, und wobei das Band (2) mit seinem außenliegenden Ende an einem zum Innenring (4) koaxial liegenden Außenring (5) der anderen Dämpferhälfte befestigt ist und wobei die Längsränder der Bänder (1, 2) zwischen Innenring (4) und Außenring (5) in radialer Richtung und in Umfangsrichtung gegenüber den Dämpferhälften frei verschieblich geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden anderen Enden der Bänder (1 und 2) frei sind.

2. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Kopplung der Dämpferhälften durch eine parallel geschaltete Gummikupplung erfolgt.

3. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das die Gummikupplung aus zwei wulstförmigen Gummielementen (7, 8) besteht, die Innenring (4) und Außenring (5) elastisch miteinander koppeln und einen Raum (3) zwischen Innenring (4) und Außenring (5) seitlich begrenzen und abdichten, in dem die Bänder (1, 2) angeordnet sind.

4. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Bandes (1 oder 2) zum Antrieb eines Pumpenkolbens dient, der in einer Kammer (21) im Außenring (5) liegt, die mit dem die Bänder (1, 2) aufnehmenden Raum (3) in Verbindung steht, und daß bei Auswärtsbewegungen des Pumpenkolbens Flüssigkeit aus der Kammer (21) in einen Kühlraum (12) gefördert wird, während zugleich in den Raum (3) hinter dem Pumpenkolben aus dem Kühlraum (12) über ein Rückschlagventil Flüssigkeit nachströmt, und daß bei Einwärtsbewegungen des Pumpenkolbens das Rückschlagventil geschlossen ist und infolge der Druckverhältnisse sich im Pumpenkolben ein Durchgang öffnet, über den am Pumpenkolben vorbei aus dem Raum (3) Flüssigkeit in die Kammer (21) strömt.

5. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Pumpenkolben ein auf das freie Ende des Bandes (1 oder 2) aufvulkanisiertes Gummiformteil (22) dient, das mit einer schrägen Kante ausgebildet ist, die bei Auswärtsbewegungen des Gummiformteils (22) an einer Wandung der Kammer (21) anliegt und bei Einwärtsbewegungen infolge der Druckverhältnisse von der Kammerwandung abhebt.

6. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlraum (12) als Ringraum im Bereich des Außenumfangs des Außenringes (5) ausgebildet ist.

7. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlraum (12) auf seinem Außenumfang mit radialen Kühlrippen (13) ausgebildet ist.

8. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicherraum (16) vorgesehen ist, der mit dem Raum (3) in Verbindung steht, und der Flüssigkeit enthält, die durch einen federbelasteten Kolben (18) auf einem konstanten Flüssigkeitsdruck gehalten wird.

9. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherraum (16) in einem Zentralteil (14) angeordnet ist, das radial innerhalb des Innenringes (4) liegt.

10. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Bänder (1, 2) aus Stahlblech und das andere aus Bronzeblech hergestellt ist.

11. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (1, 2) derart vorgeformt sind, daß sie in Richtung auf den Innenring (4) vorgespannt sind.

12. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (1, 2) gelocht sind.