DE4307583C1 - Drehschwingungstilger, insbesondere für den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungstilger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Drehschwingungstilger dieser Gattung ist aus der DE 35 34 519 C2 bekannt. Er hat einen ringförmigen Tragkörper mit einem radial nach innen ragenden Flansch zur Befestigung an einer Welle, deren Drehschwingungen gedämpft werden sollen, und mit einer zylindrischen äußeren Mantelfläche. Rings um diese, und gleichfalls mit ihr, ist ein Schwungring mit einer inneren Mantelfläche angeordnet. Tragkörper und Schwungring sind durch mehrere Segmente aus Gummi miteinander verbunden, die in gleichmäßigen Umfangsabständen zwischen den beiden Mantel­ flächen angeordnet und an diese anvulkanisiert sind. Die Segmente sind in radialer und in Umfangsrichtung elastisch nachgiebig. Um Radialauslenkungen des Schwungrings, die Un­ wuchten erzeugen würden, zu vermeiden, und um Radialschwin­ gungen gezielt beeinflussen zu können, sind in von den Segmenten freigelassenen Zwischenräumen zwischen den beiden Mantelflächen formstabile, platten- oder quaderförmige Gleit­ körper, beispielsweise aus PTFE, angeordnet, die in einer Ausführungsform in je eine an die äußere Mantelfläche des Tragkörpers anvulkanisierte Halterung aus Gummi axial einge­ schoben sind und sich an der inneren Mantelfläche des Schwung­ rings gleitend abstützen. Die Gleitkörper können je einen radialen Vorsprung aufweisen, der sich in eine entsprechende Vertiefung der zugehörigen Halterung erstreckt und verhindert, daß der Gleitkörper axial aus seiner Halterung herausrutscht. Durch diese Abschnitte unterschiedlicher radialer Dicke sind die Gleitkörper gegenüber dem Tragkörper formschlüssig und zugleich elastisch fixiert. Die Halterungen bilden zwischen den Gleitkörpern und dem Tragkörper eine verhältnismäßig dünne Gummischicht, deren Dicke nicht mehr als 5% des radialen Abstandes zwischen Tragkörper und Schwungring betragen soll. Die Gleitkörper können so bemessen sein, daß bei ihrem axialen Einpressen in die zugehörige Halterung eine radiale Vorspannung entsteht. Bei gegebener Bemessung der Gleitkörper und der sie aufnehmenden Halterungen aus Gummi ist die radiale Vorspannung abhängig von der radialen Dicke der zwischen Gleitkörper und Tragkörper angeordneten Gummischicht, die - wie alle Gummiteile - beim Vulkanisieren um einen von der Gummimischung und anderen Faktoren abhängigen Prozentsatz schwindet, so daß es schwierig ist, eine als wünschenswert erkannte Größe der radialen Vorspannung einzuhalten. Eine zu hohe radiale Vorspannung hat zur Folge, daß an den Gleitflächen der Gleitkörper erhöhter Verschleiß auftritt, daß eine ge­ wünschte Torsionseigenfrequenz des Drehschwingungstilgers nicht genau genug eingehalten werden kann und daß das akustische Verhalten des Drehschwingungstilgers schlecht ist. Bei geringer radialer Vorspannung lassen sich diese Nachteile zwar ver­ mindern, doch kann dann am Schwungring des bekannten Drehschwingungstilgers eine unzulässige Unwucht auftreten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Dreh­ schwingungstilger, bei dem Gleitkörper in gummielastischen Halterungen zwischen einem Tragkörper und einem Schwungring angeordnet sind, derart weiterzubilden, daß die Vorteile einer Abstützung mit hoher Radialsteifigkeit und diejenigen einer Abstützung mit geringer Radialsteifigkeit miteinander kombi­ niert werden.

Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung und Anordnung der Gleit­ körper wird eine zweistufige radiale Abstützung des Schwung­ ringes am Tragkörper erzielt. Die erste Stufe bietet den Vorteil, daß im gesamten torsionalen Wirkbereich des Tilgers durch die geringe Radialkraft eine geringe Normalkraft auf die Gleitflächen wirkt und somit die Reibung sehr gering gehalten werden kann. Dadurch tritt nahezu kein Verschleiß an den Gleitflächen auf und die torsionale Eigenfrequenz ist sehr stabil. Außerdem ist das akustische Verhalten bei Radial­ schwingungen sehr gut, ebenso die Möglichkeit, den Tilger genau definiert auf eine Radialeigenfrequenz einzustellen. Die zweite Stufe, die nach Überwindung des radialen Zwischenraumes zum Einsatz kommt, erhöht die Radialsteifigkeit der Gesamtabstützung, um ein Auswandern des Schwungringes bei höheren Drehzahlen, und somit eine Unwuchterhöhung, zu unterbinden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Drehschwingungstilger, in Richtung seiner Achse betrachtet,

Fig. 2 den Teilschnitt II-II in Fig. 1, vergrößert,

Fig. 3 den Teilschnitt III-III in Fig. 2, in einem Zustand mäßiger radialer Belastung,

Fig. 4 ein Einzelteil aus Fig. 1, ebenfalls in axialer Richtung betrachtet, jedoch in größerem Maßstab,

Fig. 5 dasselbe Einzelteil, in Richtung des Pfeils V in Fig. 4 betrachtet,

Fig. 6 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform, in einem Zustand mäßiger radialer Belastung,

Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Teilansicht bei stär­ kerer radialer Belastung,

Fig. 8 ein Einzelteil aus Fig. 6 in axialer Ansicht,

Fig. 9 die Ansicht in Richtung des Pfeils IX in Fig. 8, und

Fig. 10 einen der Fig. 3 ähnlichen Schnitt einer weiteren Ausführungsform, bei mäßiger radialer Belastung.

Der in Fig. 1 bis 5 dargestellte Drehschwingungstilger hat einen aus Stahlblech gepreßten Tragkörper 10 mit einer äußeren Mantelfläche 12, die drei um 120° in Umfangsrichtung gegen­ einander versetzte Einbuchtungen 14 aufweist und im übrigen kreiszylindrisch ist. Zum Tragkörper 10 gehören ferner drei radial nach innen ragende Flanschabschnitte 16 mit je einem Loch 18 zur Befestigung an einer Welle, deren Torsionsschwin­ gungen gedämpft werden sollen.

Rings um den Tragkörper 10 ist ein Schwungring 20 aus Stahl angeordnet, der eine kreiszylindrische innere Mantelfläche 22 aufweist und durch sechs elastische Segmente 24 mit dem Trag­ körper 10 verbunden ist. Die Segmente 24 bestehen aus Gummi und sind an die beiden Mantelflächen 12 und 22 anvulkanisiert. An die äußere Mantelfläche 12 des Tragkörpers 10 sind ferner drei um 120° gegeneinander versetzte radiale Vorsprünge 26 aus Gummi anvulkanisiert, die gegenüber der inneren Mantelfläche 22 des Schwungrings 20 radiales Spiel haben und mit Spiel in Umfangs­ richtung zwischen je zwei an die innere Mantelfläche 22 an­ vulkanisierten Anschlägen 28 aus Gummi angeordnet sind. Die radialen Vorsprünge 26 und Anschläge 28 begrenzen die Amplitude von Drehschwingungen, die der Schwungring 20 gegenüber dem Tragkörper 10 unter Verformung der Segmente 24 ausführen kann.

An eine der beiden Mantelflächen 12 und 22, im dargestellten Beispiel an die äußere Mantelfläche 12 des Tragkörpers 10, sind ferner drei ebenfalls aus Gummi bestehende Halterungen 30 anvulkanisiert, die in der Mitte zwischen je zwei radialen Vorsprüngen 26 angeordnet sind. Jede der Halterungen 30 hat einen in radialer Richtung dicken Abschnitt 32, der gemäß Fig. 1 und 3 ein schwalbenschwanzförmiges Mittelstück ist. Der dicke Abschnitt 32 hat eine gleichachsig mit der Mantelfläche 22 des Schwungrings 20 gewölbte äußere Mantelfläche, die stirnseitig durch radial nach außen ragende Vorsprünge 33 begrenzt ist und in ihrer Mitte mindestens einen Schmiermittelraum aufweist; dargestellt ist ein halbkugelförmiger Schmiermittelraum 34. Ferner gehören zu jeder Halterung 30 zwei hakenförmige Wider­ lager 36. Zwischen dem dicken Abschnitt 32 und jedem der beiden Widerlager 36 hat jede Halterung 30 einen in radialer Richtung verhältnismäßig dünnen Abschnitt 37, der eine radial nach außen offene T-förmige Nut 38 gegen den Tragkörper 10 isoliert.

In jede der Halterungen 30 ist ein Gleitkörper 40 aus einem hartelastischen Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften, bei­ spielsweise PTFE, axial eingeschoben. Jeder der Gleitkörper 40 hat die Form einer Brücke mit einem Abschnitt 42 geringer radialer Dicke in Form eines Brückenbogens und zwei an dessen Enden angeordneten Abschnitten 44 größerer radialer Dicke in Form je einer Brückenstütze. Der Brückenbogen liegt radial innen spielfrei auf dem dicken Abschnitt 32 der Halterung 30 auf. Die radial äußere Seite des Brückenbogens bildet eine im dargestellten Beispiel radial nach außen ge­ wölbte Gleitfläche 42′. Die Brückenstützen haben je ein gemäß Fig. 1, 3 und 4 asymmetrisches Schwalbenschwanzprofil mit einer Fußfläche 44′, die sich im wesentlichen parallel zur benachbarten Einbuchtung 14 des Tragkörpers erstreckt. Zwischen der Fußfläche 44′ und dem radial innerhalb von ihr angeordneten dünnen Abschnitt 37 der zugehörigen Halterung 30 ist gemäß Fig. 3 ein schmaler, in Umfangsrichtung langgestreckter radialer Zwischenraum 45 freigelassen, der sich nur dann schließt, wenn im Betrieb Radialkräfte, die eine vorgegebene Grenze über­ schreiten, über den Gleitkörper 40 vom Tragkörper 10 auf den Schwungring 20 übertragen werden.

Der als Brückenbogen gestaltete Abschnitt 42 weist in seiner Mitte einen radialen Schmiermittelkanal 46 auf, der den vom Brückenbogen über­ deckten Schmiermittelraum 34 mit der Gleitfläche 42 verbindet, mit welcher der Gleitkörper 40 sich unter leichter radialer Vorspannung an der inneren Mantelfläche 22 des Schwungrings 20 abstützt. An den Schmiermittelkanal 46 können sich Schmier­ mittelnuten anschließen, über die ein im Schmiermittelraum 34 bereitgehaltenes Schmiermittel die gesamte Gleitfläche 42′ erreicht. Die Vorsprünge 33 verhindern, daß Schmiermittel an den Stirnseiten des dicken Abschnittes 32 austritt.

Die als Brückenstützen gestalteten Abschnitte 44 sind in je einer der T-förmigen Nuten 38 formschlüssig gehalten. Für den Fall, daß die radialen Vor­ sprünge 33 nicht ausreichen, um den Gleitkörper 40 in axialer Richtung zu sichern, kann, wie dargestellt, vom Fuß jeder der Brückenstützen ein seitlicher Vorsprung 48 in Umfangs­ richtung derart nach außen ragen, daß er sich in einen Fußbereich des zugehörigen Widerlagers 36 eindrückt. Jeder der Füße 48 kann gemäß Fig. 5 eine Aussparung 49 aufweisen, in die ein komplementärer Vorsprung des zugehörigen Widerlagers 36 eingreift, so daß sich eine besonders zuverlässige Sicherung des Gleitkörpers 40 gegen unbeabsichtigte Verschiebung in axialer Richtung ergibt.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 bis 9 unterscheidet sich von der in Fig. 1 bis 5 dargestellten dadurch, daß der als Brückenbogen 42 gestaltete Abschnitt jedes Gleitkörpers 40 in seiner Mitte eine Schwachstelle aufweist, die ein Gelenk 50 mit einer zur zentralen Achse A des Drehschwingungstilgers parallelen Gelenkachse B bildet. Die Gleitfläche 42′ des Gleitkörpers 40 hat im Bereich dieses Gelenks 50 normalerweise einen kleineren Krümmungsradius als die innere Mantelfläche 22 des Schwungrings 20. Infolgedessen bleibt zwischen den in Umfangsrichtung äußeren, im Bereich je eines der als Brückenstützen gestalteten Abschnitte 44 angeordneten Enden der Gleitfläche 42′ und der inneren Mantelfläche 22 des Schwungrings 20 nor­ malerweise ein schmaler Zwischenraum 45 frei, der sich nur dann schließt, wenn im Betrieb Radialkräfte oberhalb einer vor­ gegebenen Grenze auftreten. Die Fußflächen 44′ der Brücken­ stützen stehen hingegen bei dem in Fig. 6 bis 9 darge­ stellten Ausführungsbeispiel in jedem Bremszustand spielfrei auf dem zugehörigen, in radialer Richtung dünnen Abschnitt 37 der Halterung 30.

Die beiden in Fig. 1 bis 5 einerseits und in Fig. 6 bis 9 andererseits dargestellten Ausführungsformen können miteinander so kombiniert werden, daß radiale Zwischenräume 45 an den Enden der Gleitfläche 42′ und an den beiden Fußflächen 44′ jedes Gleitkörpers 40 freigelassen werden. In diesem Fall tritt ein Zustand, bei dem sämtliche Zwischenräume 45 überwunden sind, erst dann ein, wenn der dicke Abschnitt 32 der Halterung 30 entsprechend stärker als bei den gezeichneten Ausführungsbei­ spielen radial zusammengedrückt worden ist. Jeder der dar­ gestellten brückenförmigen Gleitkörper 40 kann in zwei L-förmige Gleitkörper unterteilt sein, die zueinander symme­ trisch angeordnet sein können.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 10 unterscheidet sich von der in Fig. 1 bis 5 dargestellten darin, daß der Gleitkörper 40 im Querschnitt T-förmig ist und somit einen in radialer Richtung dicken Abschnitt 44 in Form einer Stütze aufweist, die den dicken Abschnitt 32 der zugehörigen Halterung 30 in zwei gleiche Hälften unterteilt.

Claims (11)

1. Drehschwingungstilger, insbesondere für den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen, mit

• - einem Tragkörper (10), der rings um eine zentrale Achse (A) eine äußere Mantelfläche (12) aufweist,
• - einem Schwungring (20), der in radialem Abstand von der äußeren Mantelfläche (12) des Tragkörpers (10), gleichachsig mit diesem, eine innere Mantelfläche (22) aufweist,
• - mehreren Segmenten (24) aus gummielastischem Material, die an den beiden Mantelflächen (12, 22) befestigt sind,
• - mehrere Halterungen (30) aus gummielastischem Material, die an einer der beiden Mantelflächen (12) befestigt sind,
• - mehreren Gleitkörpern (40), die durch je eine der Halterungen (30) an der einen Mantelfläche (12) befestigt sind und zur gleitenden Abstützung an der anderen Mantelfläche (22) je eine Gleitfläche (42′) aufweisen, wobei
• - die Gleitkörper (40) Abschnitte (42, 44) von unterschied­ licher radialer Dicke aufweisen,
• - mindestens ein Abschnitt (42) geringer radialer Dicke ständig auf einem in radialer Richtung dicken Abschnitt (32) der zugehörigen Halterung (30) abgestützt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Abschnitt (44) größerer radialer Dicke einem in radialer Richtung dünneren Abschnitt (37) der zugehörigen Halterung radial so gegen­ übersteht, daß am Ort dieser Abschnitte (44, 37) ein Zwischenraum (45) in radialer Richtung zwischen den Mantelflächen (12, 22) des Tragkörpers (10) und des Schwungrings (20) freibleibt, der erst bei erhöhter radialer Belastung überwunden wird.

2. Drehschwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Gleitkörper (40), in einer zur zentralen Achse (A) parallelen Richtung betrachtet, brückenförmig gestaltet sind mit einem Brückenbogen, an dem die Gleitfläche (42′) ausgebil­ det ist, und zwei Brückenstützen als Abschnitte (44) größerer radialer Dicke, die in je einer der Halterungen gehalten sind, wobei
• - der Brückenbogen als Abschnitt (42) geringer radialer Dicke mindestens in einem mittleren Bereich im wesentlichen frei von Radialspiel zwischen einem Mittel­ stück (32) der zugehörigen Halterung (30) und der gegenüber­ liegenden Mantelfläche (22) angeordnet ist,
• - die Brückenstützen und die ihnen benachbarten Teile der Halterung (30) hingegen so bemessen sind, daß der radiale Zwischenraum (45) zwischen der Halterung (30) und dem Gleit­ körper (40) im Bereich jeder Brückenstütze angeordnet ist.

3. Drehschwingungstilger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Zwischenraum (45) zwischen je einer Fußfläche (44′) der Brückenstützen und der zugehörigen Halterung (30) freigelassen ist.

4. Drehschwingungstilger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Zwischenraum (45) zwischen je einem Ende der Gleitfläche (42′) des Gleitkörpers (40) und der zugehörigen Mantelfläche (22) freigelassen ist.

5. Drehschwingungstilger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (42) geringer radialer Dicke ein mittleres Gelenk (50) aufweist.

6. Drehschwingungstilger nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß radial innerhalb jedes Brückenbogens mindestens ein Schmiermittelraum (34) angeordnet ist, an den sich ein im wesentlichen radial durch den Brückenbogen hindurch nach außen führender Schmiermittelkanal (46) anschließt.

7. Drehschwingungstilger nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenstützen im achsnormalen Querschnitt schwalben­ schwanzförmig sind.

8. Drehschwingungstilger nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (30) je ein in Umfangsrichtung elastisch nachgiebiges Widerlager (36) aufweisen, an dem sich die zugehörige Brückenstütze abstützt.

9. Drehschwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitkörper (40), in einer zur zentralen Achse (A) parallelen Richtung betrachtet, L-förmig gestaltet sind.

10. Drehschwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitkörper (40), in einer zur zentralen Achse (A) parallelen Richtung betrachtet, T-förmig gestaltet sind.