DE4431249C1 - Tilgeranordnung für Drehschwingungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tilgeranordnung für Drehschwingungen einer zu Drehschwingungen anregbaren Welle, insbesondere einer Abtriebswelle eines Motors, mit einem drehfest angeordneten Tragteil und einem dazu benachbarten, relativ zur Welle drehbaren Tilgermassenteil, welches mit dem zur Welle drehfesten Tragteil magnetisch antriebsgekoppelt ist, indem zumindest eines der beiden Teile elektrisch leitend und am anderen Teil eine Magnetanordnung vorgesehen ist, mittels der im jeweils anderen Teil bei Relativbewegungen zwischen den Teilen ein elektrischer Wirbelstrom induzierbar ist.

Eine entsprechende Anordnung ist Gegenstand der DE 25 27 046 C3 und dient dazu, die Anfahr- sowie die Rücklaufbewegung eines elektrischen Schrittmotors zu dämpfen. Während das Tilgermassenteil der Anfahrbewegung des Motors nur mit einer gewissen Verzögerung folgen kann, weil die magnetische Antriebskopplung zwischen den beiden Teilen mit einem mehr oder weniger großen Schlupf arbeitet, wird sich das Tilgermassenteil beim Einsatz der Rücklaufbewegung des Elektromotors zunächst noch in Anfahrrichtung weiterdrehen. Damit treten sowohl bei der Anfahrphase als auch während der Rücklaufphase Wirbelströme auf, die die Drehbewegungen des Motors dämpfen.

Aus der US 2 436 072 ist eine elektromagnetische Kupplung bekannt, mittels der ein Verbrennungsmotor eines Fahrzeuges mit Nebenaggregaten antriebsmäßig verbindbar ist. Beispielsweise kann mittels einer solchen Kupplung das Lüfterrad einer Wasserkühlung des Motors angetrieben werden, wobei das Lüfterrad grundsätzlich auch bei laufendem Motor abgeschaltet werden kann, indem die nach der US 2 436 072 vorgesehene Elektromagnetanordnung der elektromagnetischen Kupplung ausgeschaltet wird. Auf diese Weise ist ein bedarfsgerechter Antrieb der Nebenaggregate möglich. Im übrigen wird durch die elektromagnetische Kupplung auch die Übertragung von Vibrationen vermindert.

In schwingungsfähigen Systemen ist es praktisch unvermeidlich, daß mehr oder weniger ausgeprägte Resonanzen auftreten. Dies gilt insbesondere für den Antriebstrang eines Kraftfahrzeuges, da die üblicherweise zum Antrieb von Kraftfahrzeugen verwendeten Verbrennungsmotoren vergleichsweise starke Schwingungsquellen darstellen. Im übrigen muß ein Antriebstrang zur Vermeidung starker Stöße bei der Kraftübertragung eine größere Drehelastizität haben, so daß sich Schwingungen vergleichsweise leicht anregen lassen.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine für diesen Einsatzfall besonders geeignete Tilgeranordnung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das drehbare Tilgermassenteil mit dem drehfesten Tragteil über der Welle federnd mit Federn gekoppelt ist, derart, daß das drehbare Tilgermassenteil in bezug auf seine Mittellage relativ zum drehfesten Tragteil im Auslenkungsfall gespannt wird.

Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß in einem elektrisch leitfähigen Körper, welcher sich relativ zu einem Magneten (bzw. einem Magnetfeld) bewegt, ein Wirbelstrom induziert wird, mit der Folge, daß die Relativbewegung nur gegen einen Widerstand erfolgen kann. Dabei ist die Bremswirkung dieses Widerstandes proportional zum Quadrat der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Magnet (bzw. dem Magnetfeld) und dem elektrisch leitfähigen Körper. Dies führt dazu, daß bei Relativbewegungen zwischen den Teilen mit geringen Amplituden und entsprechend geringer Relativgeschwindigkeit nur ein vergleichsweise geringer Widerstand den Relativbewegungen dämpfend entgegenwirkt. Bei größeren Amplituden, wie sie auftreten können, wenn die durch die Bemessung der Federung sowie die Tilgermasse vorgegebene Resonanzfrequenz angeregt wird, wird dann eine deutlich erhöhte Dämpfung wirksam. Ein Betriebszustand, der nur bei Anregung von Resonanzschwingungen auftreten kann, führt also zu einer erhöhten Dämpfung, d. h. im Ergebnis liegt bei unkritischen Zuständen nur eine geringe oder vernachlässigbare Dämpfung vor, während bei kritischen Zuständen selektiv eine sehr starke Dämpfung auftritt.

Die Magnetanordnung kann in konstruktiv besonders einfacher Weise durch Permanetmagnete gebildet werden.

Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich und durchaus vorteilhaft, Elektromagnete einzusetzen, zumal dann die Möglichkeit besteht, die Magnete je nach Bedarf ein- bzw. auszuschalten und/oder in ihrer Stärke zu steuern.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung einer vorteilhaften Ausführungsform anhand der Zeichnung verwiesen.

Dabei zeigt die einzige Figur einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Tilgeranordnung in einem Antriebstrang.

Auf einer Welle 1 des im übrigen nicht dargestellten Antriebstranges ist ein kreisscheibenförmiges Teil 2 fest angeordnet, an dem nahe des Außenumfanges Permanentmagnete 3 befestigt sind. Die Magnete 3 sind derart angeordnet, daß die erzeugten Magnetfelder auf der in der Zeichnung rechten Stirnseite des Teiles 2 vergleichsweise große Feldstärken haben.

Axial benachbart zum Teil 2 ist auf der Welle 1 ein beispielsweise ebenfalls kreisscheibenförmiges Tilgermassenteil 4 aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, wie z. B. Aluminium oder Kupfer, drehbar angeordnet.

Zwischen den Teilen 2 und 4 angeordnete Federn 5 suchen das Tilgermassenteil 4 in eine vorgegebene Mittellage relativ zum Teil 2 zu drehen.

Wenn nun die Welle 1 mit dem Teil 2 Drehschwingungen ausführt, können sich diese wegen der Massenträgheit nicht auf das Tilgermassenteil 4 übertragen, d. h. es kommt zu mehr oder weniger großen Relativbewegungen zwischen den Teilen 2 und 4. Dabei werden zwangsläufig im Tilgermassenteil 4 Wirbelströme erzeugt, mit der Folge, daß die Relativbewegungen zwischen den Teilen 2 und 4 nur gegen einen Widerstand erfolgen können, der im Sinne einer Dämpfung der Schwingungen der Welle 1 sowie des Teiles 2 wirkt.

Anstelle der Permanentmagnete 3 können auch Elektromagnete (nicht dargestellt) angeordnet sein. Damit wird der Vorteil geboten, daß die magnetische Kopplung zwischen den Teilen 2 und 4 gegebenenfalls durch Ein- bzw. Ausschalten der Elektromagnete wirksam bzw. unwirksam geschaltet werden kann.

Im übrigen läßt sich gegebenenfalls auch die Stärke des Magnetfeldes und damit die magnetische Kopplung zwischen den Teilen 2 und 4 steuern, so daß bei Schwingungen der Welle 1 bzw. des Teiles 2 die Dämpfungswirkung entsprechend steuerbar ist.

Durch nicht dargestellte Stellorgane läßt sich gegebenenfalls der axiale Abstand zwischen den Teilen 2 und 4 verändern. Dies führt dazu, daß auch die Breite des Luftspaltes zwischen den Magneten 3 und dem Tilgermassenteil 4 entsprechend verändert wird, wodurch sich ebenfalls die magnetische Kopplung zwischen den Teilen 2 und 4 steuern läßt.

Die erfindungsgemäße Tilgeranordnung kann direkt auf der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angeordnet sein, um dessen Drehschwingungen zu dämpfen.

Claims (6)

1. Tilgeranordnung für Drehschwingungen einer zu Drehschwingungen anregbaren Welle, insbesondere einer Abtriebswelle eines Motors, mit einem drehfest angeordneten Tragteil und einem dazu benachbarten, relativ zur Welle drehbaren Tilgermassenteil, welches mit dem zur Welle drehfesten Tragteil magnetisch antriebsgekoppelt ist, indem zumindest eines der beiden Teile elektrisch leitend und am anderen Teil eine Magnetanordnung vorgesehen ist, mittels der im jeweils anderen Teil bei Relativbewegungen zwischen den Teilen ein elektrischer Wirbelstrom induzierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Tilgermassenteil (4) mit dem drehfesten Tragteil (2) über der Welle (1) federnd mit Federn (5) gekoppelt ist, derart, daß das drehbare Tilgermassenteil (4) in bezug auf seiner Mittellage relativ zum drehfesten Tragteil im Auslenkungsfall gespannt wird.

2. Tilgeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle (1) ein Tragteil (2) drehfest angeordnet ist, an dem Magnete (3) gehaltert sind, und daß benachbart zum Tragteil (2) innerhalb des von den Magneten (3) erzeugten Magnetfeldes das Tilgermassenteil (4) relativ zur Welle (1) drehbar auf der Welle (1) angeordnet ist.

3. Tilgeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (1) das Tilgermassenteil (4) relativ zur Welle (1) drehbar angeordnet ist, welches Magnete (3) trägt, und daß benachbart zum Tilgermassenteil (4) an der Welle (1) innerhalb des von den Magneten (3) erzeugten Magnetfeldes ein elektrisch leitfähiges Tragteil (2) fest angeordnet ist.

4. Tilgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Permanentmagnete (3) angeordnet sind.

5. Tilgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Elektromagnete, vorzugsweise steuerbare Elektromagnete, angeordnet sind.

6. Tilgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Anordnung auf der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors.