DE4328596A1 - Anordnung zur Dämpfung von Schwingungen an Kurbelwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Dämp­ fung von Schwingungen an Kurbelwellen mit einer auf der Kurbelwelle aufgesetzten Nabe und einem damit verbun­ denen Schwungring und einer außenliegenden Riemen­ scheibe.

Ein derartiger Drehschwingungsdämpfer, der zur Tilgung bzw. Dämpfung hochfrequenter Kurbelwellenschwingungen dient, ist beispielsweise aus der DE 38 16 324 bekannt. Dabei werden die Nebenantriebe von Verbrennungsmotoren, wie z. B. die Lichtmaschine oder die Kühlwasserpumpe, in der Regel über Keilriemen oder sog. Poly-V-Riemen ange­ trieben.

Während die Reduzierung der Torsionsschwingungsamplitu­ den durch den vorstehend genannten Drehschwingungsdämp­ fer auf Basis von Gummi-Metall-Verbindungen sicher be­ werkstelligt werden kann, bereitet die Dämpfung von Drehschwingungen des Riemenantriebs, insbesondere bei Poly-V-Riemen im unteren Drehzahlbereich, erhebliche Probleme. Hierbei werden nämlich die der gleichmäßigen Drehbewegung der Kurbelwelle überlagerten Schwingungen so groß, daß Geräusche und Verschleiß auftreten können. Dies ist ganz besonders dann der Fall, wenn der Motor mit einem Zweimassenschwungrad ausgerüstet ist. Hier­ durch werden zwar die im Getriebe eingeleiteten Schwin­ gungen reduziert, aber die Drehmasse der Kurbelwelle wird gleichzeitig gegenüber üblichen Anwendungen herab­ gesetzt mit der Konsequenz einer höheren Ungleichför­ migkeit, wobei es sich um eine Starrkörperschwingung der gesamten Kurbelwelle und aller fest damit verbun­ denen Teile handelt.

Die Frequenz der erregenden Momente bezüglich der Rie­ menscheibe ergibt sich dabei aus der pro Umdrehung der Kurbelwelle stattfindenden Zündimpulse, wobei z. B. bei einem Vierzylindermotor zwei Pulse pro Umdrehung auf­ treten, womit bei einer Drehzahl von 600 U/min die Fre­ quenz dann 20 Hz beträgt.

Es ist dabei bekannt, diese unerwünschten Schwingungen mittels einer tiefabgestimmten Kupplung vom Riemen fernzuhalten, wie sie beispielsweise bei einem visko­ elastischen Dämpfer nach der DE 31 48 602 A1 bekannt ist. Dieser Dämpfer ist dabei allein zur Isolierung von Drehschwingungen an Riemenscheiben bzw. den entspre­ chenden Antriebsriemen gedacht.

Daraus ergibt sich, daß nach dem bisher bekannten Stand der Technik zur Dämpfung der Torsionsschwingungen der Kurbelwelle sowie der Dämpfung von auf den Riemen über­ tragenen Schwingungen stets zwei getrennt arbeitende Bauelemente erforderlich sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Auf­ gabe zugrunde, einen Schwingungsdämpfer zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und bei dem beide Arten von auftretenden Schwingungen mit einem einzigen Bauteil erfaßt und bedämpft werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgese­ hen, daß ein Drehschwingungsdämpfer und ein Riemen­ scheibendämpfer derart hintereinander geschaltet sind, daß der Schwungring des Drehschwingungsdämpfers über eine Gummispur mit der Nabe verbunden ist und daß der Schwungring das Gehäuse der über eine viskose oder viskoelastische Flüssigkeit angekoppelten Riemenscheibe bildet.

In einer gleichwertigen Lösung dieser Aufgabe ist er­ findungsgemäß vorgesehen, daß ein Drehschwingungsdämp­ fer und ein Riemenscheibendämpfer derart parallelge­ schaltet sind, daß der Schwungring des Drehschwingungs­ dämpfers über eine Gummispur mit der Nabe verbunden ist und die Nabe das Gehäuse der über eine viskose oder viskoelastische Flüssigkeit angekoppelten Riemenscheibe bildet.

Durch eine solche Gestaltung können somit auf einfache Weise mit einem einzigen Bauteil hochfrequente Torsi­ onsschwingungen der Kurbelwelle gedämpft und auch nie­ derfrequente Schwingungen im niedrigen Drehzahlbereich von den Riemen ferngehalten werden.

Bei der Reihenschaltung ist es zweckmäßig, wenn der Schwungring eine radial nach außen offene Ausnehmung aufweist, in die ein entsprechend geformter, nach innen ragender Ansatz der Riemenscheibe unter Freilassung eines umlaufenden Spaltes eingesetzt ist und der Spalt mit einer viskosen oder viskoelastischen Flüssigkeit gefüllt ist.

Dabei sollte sich der freie Innenumfang der Riemen­ scheibe über ein Gleitlager am Außenumfang des Schwungringes abstützen.

Bei einer Parallelschaltung von Drehschwingungsdämpfer und Riemenscheibendämpfer ist es von Vorteil, wenn sich die Nabe über einen Teilbereich ihrer axialen Breite radial bis zum axial verlaufenden Bereich der Riemen­ scheibe erstreckt und in diesem Bereich eine radiale, nach außen offene Aufnehmung aufweist, in die ein ent­ sprechend geformter, nach innen ragender Ansatz der Riemenscheibe unter Freilassung eines mit viskoser oder viskoelastischer Flüssigkeit gefüllten, umlaufenden Spaltes eingesetzt ist und wobei im übrigen axialen Be­ reich eine Schwungmasse über eine Gummispur mit dem in­ nenliegenden axialen und dem radialen Bereich der Nabe verbunden ist.

Dabei soll sich der freie Innenumfang des axialen Be­ reiches der Riemenscheibe über Gleitlager am Außenum­ fang der Nabe und des Schwungringes abstützen.

Für den nach innen ragenden Ansatz der Riemenscheibe sind verschiedene geometrische Gestaltungen möglich. So kann dieser Ansatz einen prismatischen Querschnitt in Form eines parallelflankigen Ringes oder eines Ringes mit dreieckförmigem Querschnitt aufweisen.

Es ist aber auch möglich, daß dieser Ansatz einen T- förmigen Querschnitt aufweist.

Darüberhinaus ist es möglich, daß der scheibenförmig ausgebildete Ansatz mindestens auf einer Seite mit axialen Lamellen versehen ist.

Ferner kann der nach innen ragende Ansatz der Riemen­ scheibe durch radiale Lamellen gebildet sein, die in dazwischenliegende, vom Gehäusegrund ausgehende Lamel­ len kämmen.

Der flüssigkeitsgefüllte Spalt sollte über zwei Dicht­ ringe im Bereich der innenliegenden Enden der Gleitla­ gerabschnitte abgedichtet sein.

Zum Einsetzen des Ansatzes der Riemenscheibe in den Schwungring oder in die Nabe sollte der Schwungring bzw. die Riemenscheibe axial geteilt und mit Preßpas­ sung montierbar sein.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Funktionsweise von Ausführungsbeispielen nach der Er­ findung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Dämpfer mit hin­ tereinandergeschaltetem Schwingungsdämpfer und Riemenscheibendämpfer;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einer Parallel­ schaltung von Drehschwingungsdämpfer und Rie­ menscheibendämpfer;

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Schwungring mit T-förmigem Ansatz der Riemenscheibe;

Fig. 4 eine Gestaltung des Ansatz mit axialen Lamel­ len;

Fig. 5 eine V-förmige Ausgestaltung des Ansatzes und

Fig. 6 eine Gestaltung des Ansatzes in Form von radia­ len Lamellen.

Wie man aus Fig. 1 ersieht, weist der Schwingungsdämp­ fer zunächst eine topfförmige Nabe 1 auf, die an das nicht näher dargestellte Ende einer Kurbelwelle ange­ flanscht ist. Am Außenumfang der Nabe ist über eine einvulkanisierte oder eingepreßte Gummispur 2 ein Schwungring 3 aufgesetzt, der auf seinem Außenumfang eine Riemenscheibe 4 trägt, die nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel zur Aufnahme von Poly-V-Riemen dient.

Der Schwungring 3 weist dabei eine umlaufende Ausneh­ mung 5 auf, in die ein radial nach innen ragender An­ satz 6 der Riemenscheibe 4 eingesetzt ist, wobei umlau­ fend zwischen der Ausnehmung 5 und dem Ansatz 6 ein Spalt 7 freigelassen ist. Dieser Spalt 7 ist mit einer viskosen oder viskoelastischen Flüssigkeit gefüllt, die über Schubkräfte den Ansatz 6 der Riemenscheibe 4 mit­ nimmt.

Die seitlich über den Ansatz 6 der Riemenscheibe 4 überstehenden Bereiche sind über Gleitlager 8 gegen den Außenumfang des Schwungringes 3 abgestützt, wobei am innenliegenden Ende der Gleitlager 8 Dichtringe 9 zur Abdichtung des Spaltes 7 nach außen angeordnet sind.

Zweckmäßigerweise ist der Schwungring 3 in der Weise axial geteilt, daß die eine Hälfte 10 des den Ansatz 6 überdeckenden Bereiches vom übrigen Schwungring 3 abge­ teilt, um die Riemenscheibe 4 leichter einsetzen zu können, wobei der Ring 10 dann zweckmäßigerweise über eine Preßpassung zur Aufnahme dynamischer Kräfte wieder mit dem übrigen Schwungring 3 verbunden wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der An­ satz 6 der Riemenscheibe 4 einen rechteckigen, flachen Querschnitt auf. Es sind jedoch auch andere Quer­ schnittsgestaltungen möglich, wie später noch erläutert wird.

Fig. 1 zeigt die Hintereinanderschaltung eines Dreh­ schwingungsdämpfers und eines Riemenscheibendämpfers, wobei die Sekundärseite des Drehschwingungsdämpfers, nämlich die Schwungmasse 3, gleichzeitig das Gehäuse des viskosen Riemenscheibendämpfers darstellt.

In Fig. 2 ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel eine Parallelschaltung von Drehschwingungsdämpfer und Riemenscheibendämpfer gezeigt. Dabei ist ebenfalls eine topfförmige Nabe 11 vorgesehen, die sich jedoch in einem Teilbereich 12 und 12′ radial bis zum axial ver­ laufenden Bereich der außen aufgesetzten Riemenscheibe 14 erstreckt. Dieser Bereich 12 bzw. 12′ der Nabe 11 weist eine radial nach außen offene Ausnehmung 15 auf, in die ein entsprechend geformter, mit einseitigen axialen Lamellen 16 versehener Ansatz 17 der Riemen­ scheibe unter gleichzeitiger Freilassung eines umlau­ fenden Spaltes 18 eingesetzt ist. Dieser Spalt 18 ist ebenso wie nach Fig. 1 mit einer viskosen oder visko­ elastischen Flüssigkeit gefüllt.

Der übrige axiale Bereich der Nabe 11, der nicht bis zum Schwungring 14 reicht, ist mit einer Schwungmasse 20 in Form eines Schwungringes ausgefüllt und über eine Gummispur 21 im innenliegenden axialen und im radialen Bereich mit der Nabe 11 verbunden.

Die Riemenscheibe 14 stützt sich dabei ebenfalls über Gleitlager 22 auf dem Schwungring 20 und über Gleitla­ ger 23 auf der Nabe 11 bzw. ihren radialen Ansätzen 12 und 12′ ab.

Auch hierbei ist die Nabe 11 im radialen Bereich 12 zu­ sätzlich axial geteilt, wobei das gesonderte Teil 12′ vor dem Aufsetzen ein leichteres Montieren der Riemen­ scheibe 14 mit ihrem Ansatz 17 erlaubt, wobei dann das Teil 12′ ebenfalls mittels Preßpassung auf dem übrigen Bereich der Nabe 11 befestigt wird.

Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, kann der nach in­ nen ragende Ansatz der Riemenscheibe 4 bzw. 14 als glatter Ring 6 oder als Ring 17 mit axialen Lamellen auf einer Seite ausgebildet sein.

Wie sich aus den nachfolgend beschriebenen Figuren er­ gibt, ist jedoch auch eine andere Geometrie möglich.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 weist der nach innen ragende Ansatz 30 der Riemenscheibe 4 einen T- förmigen Querschnitt auf, der ebenfalls allseitig von einem Spalt 31 umgeben ist. Auch hierbei ist der Schwungring 3 axial geteilt mit einem über Preßpassung aufsetzbaren Teil 10.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 weist die Rie­ menscheibe 4 einen radial nach innen ragenden Ansatz 40 mit sich nach beiden Seiten erstreckenden Lamellen 41 auf, die insgesamt ebenfalls von einem Spalt 42 vom Schwungring 3 beabstandet sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 weist die Rie­ menscheibe 4 einen V-förmigen Ansatz 50 auf, der in einen entsprechend geformten Spalt 51 der Riemenscheibe 3 reicht. Auch hierbei ist ein umlaufender Spalt 52 vorgesehen, der mit einer entsprechenden Flüssigkeit ausgefüllt ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 reichen von der Riemenscheibe 4 radiale Lamellen 60 in die Ausnehmung 61 des Schwungringes 3, wobei diese radialen Lamellen 60 zwischen radialen Lamellen 62, die am Grund der Aus­ nehmung 61 festgelegt sind, kämmen. Auch hierbei ist der Zwischenraum zwischen den einzelnen Lamellen 60 und 62 mit einer viskosen oder viskoelastischen Flüssigkeit ausgefüllt.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen geometrische Gestaltungen von Riemenscheibenansätzen, die in einen Schwungring ragen. In gleicher Weise können diese Ansätze aber auch für die Parallelschaltung von Drehschwingungsdämpfer und Riemenscheibendämpfer ausgebildet sein, wobei sie dann in eine entsprechende Ausnehmung der Nabe ragen.

Damit ist also mit einem einzigen Bauteil die Kombina­ tion eines Gummi-Drehschwingungsdämpfers mit einem vis­ kosen Riemenscheibendämpfer verwirklicht, wobei beide Dämpfer hintereinander- oder parallelgeschaltet werden können und in beiden Fällen eine Kraftübertragung von der Kurbelwelle auf den Riementrieb durch die viskose oder viskoelastische Flüssigkeit im Spalt zwischen Schwungring bzw. Nabe und Riemenscheibe erfolgt.

Claims (13)

1. Anordnung zur Dämpfung von Schwingungen an Kurbel­ wellen mit einer auf der Kurbelwelle aufgesetzten Nabe und einem damit verbundenen Schwungring und einer außenliegenden Riemenscheibe, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Drehschwingungsdämpfer und ein Riemenscheibendämpfer derart hintereinandergeschal­ tet sind, daß der Schwungring (3) des Drehschwin­ gungsdämpfers über eine Gummispur (2) mit der Nabe (1) verbunden ist und daß der Schwungring (3) das Gehäuse der über eine viskose oder viskoelastische Flüssigkeit (7) angekoppelten Riemenscheibe (4) bildet.

2. Anordnung zur Dämpfung von Schwingungen an Kurbel­ wellen mit einer auf der Kurbelwelle aufgesetzten Nabe und einem damit verbundenen Schwungring und einer außenliegenden Riemenscheibe, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Drehschwingungsdämpfer und ein Riemenscheibendämpfer derart parallelgeschaltet sind, daß der Schwungring (20) des Drehschwingungs­ dämpfers über eine Gummispur (21) mit der Nabe (11, 12) verbunden ist und die Nabe (12) das Gehäuse der über eine viskose oder viskoelastische Flüssigkeit angekoppelten Riemenscheibe (14) bildet.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwungring (3) eine radial nach außen of­ fene Ausnehmung (5) aufweist, in die ein entspre­ chend geformter, nach innen ragender Ansatz (6) der Riemenscheibe (4) unter Freilassung eines umlaufen­ den Spaltes (7) eingesetzt ist und der Spalt (7) mit einer viskosen oder viskoelastischen Flüssig­ keit gefüllt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der freie Innenumfang der Riemenscheibe (4) über Gleitlager (8) am Außenumfang des Schwungringes (3) abstützt.

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nabe (11) über einen Teilbereich (12, 12′) ihrer axialen Breite radial bis zum axial ver­ laufenden Bereich der Riemenscheibe (14) erstreckt und in diesem Bereich eine radiale, nach außen of­ fene Ausnehmung (15) aufweist, in die ein entspre­ chend geformter, nach innen ragender Ansatz (17) der Riemenscheibe (14) unter Freilassung eines mit viskoser oder viskoelastischer Flüssigkeit gefüll­ ten umlaufenden Spaltes (18) eingesetzt ist und daß im übrigen axialen Bereich eine Schwungmasse (20) über eine Gummispur (21) mit dem innenliegenden axialen und dem radialen Bereich der Nabe (11, 12) verbunden ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der freie Innenumfang des axialen Berei­ ches der Riemenscheibe (14) über Gleitlager (22, 23) am Außenumfang der Nabe (12, 12′) und des Schwungringes (20) abstützt.

7. Anordnung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der nach innen ragende Ansatz (6; 50) der Riemenscheibe (4; 14) einen prismatischen Querschnitt aufweist.

8. Anordnung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der nach innen ragende Ansatz (30) der Riemenscheibe (4; 14) einen T-förmigen Quer­ schnitt aufweist.

9. Anordnung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der scheibenförmig ausgebildete An­ satz (17; 40) mindestens auf einer Seite mit axia­ len Lamellen (16; 41) versehen ist.

10. Anordnung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der nach innen ragende Ansatz der Riemenscheibe (4) durch radiale Lamellen (60) ge­ bildet ist, die in dazwischenliegende, vom Gehäuse­ grund ausgehenden Lamellen (62) kämmen.

11. Anordnung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der flüssigkeitsgefüllte Spalt (7; 18) über zwei Dichtringe (9) im Bereich der innen­ liegenden Enden der Gleitlagerabschnitte (8; 12, 12′) abgedichtet ist.

12. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwungring (3) zum Einsetzen des Ansatzes (6; 30; 40; 50; 60) der Riemenscheibe (4) axial ge­ teilt und mit Preßpassung montierbar ist.

13. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der bis zur Riemenscheibe (14) erstrec­ kende Bereich (12, 12′) der Nabe (11) zum Einsetzen des Ansatzes (17; 30; 40; 50; 60) der Riemenscheibe (14) axial (12′) geteilt und mit Preßpassung mon­ tierbar ist.