DE60212156T2

DE60212156T2 - Reibungsdämpfendes bein

Info

Publication number: DE60212156T2
Application number: DE60212156T
Authority: DE
Inventors: Alexander Troy SERKH; Andrzej Rochester Hills DEC
Original assignee: Gates Corp
Current assignee: Gates Corp
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: US6612408B2; CN100366945C; KR20040033054A; HK1064426A1; CN1646826A; WO2003025417A9; AR036535A1; US20030051956A1; BR0212559A; EP1430236A1; TW552360B; JP2005507988A; BR0212559B1; WO2003025417A1; CA2460220C; EP1430236B1; AU2002324935B2; JP4054309B2; KR100565912B1; ATE329177T1

Description

Sachgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Dämpferstäbe und insbesondere Friktionsdämpferbeine, die elastisch vorgespannt sind und mit zusammenwirkenden Keilteilen versehen sind, um eine Bewegung zu dämpfen.
Technischer Hintergrund der Erfindung
Stoßdämpfer und Dämpferbeine und insbesondere Friktionsdämpferbeine werden in zahlreichen Anwendungsfällen zum Absorbieren und Dämpfen von Schwingungsbewegungen verwendet. Zu diesen Anwendungsfällen zählen Fahrzeuge und Maschinen, die repetierenden Schwingungsbewegungen und Vibration ausgesetzt sind. Generell wird eine Last mit Hilfe einer Federvorrichtung absorbiert, während Schwingungen durch eine visköse oder reibende Bewegung zusammenwirkender Teile absorbiert und gedämpft werden.
Ein repräsentatives Beispiel für das Sachgebiet findet sich in dem U.S.-Patent Nr. 2,429,140 (1947) von Snyder, in dem ein Stoßdämpfer mit einer von einem Expander betätigten Reibeinheit beschrieben ist.
Ein weiteres repräsentatives Beispiel für das Sachgebiet ist in dem U.S.-Patent Nr. 4,606,442 (1986) von Paton et al. aufgeführt, in dem eine Vorrichtung mit Dämpfungsbacken beschrieben ist, die mittels zweier Keilringe geführt und quer zwischen diesen eingeklemmt sind.
Friktionsdämpferbeinvorrichtungen können in eine Spannvorrichtung einbezogen werden. Eine Spannvorrichtung kann zum Vorspannen eines Motorantriebsriemens verwendet werden, um während des Riemenbetriebs die Arbeitseffizienz zu maximieren und Geräusche und Vibration zu minimieren.
Repräsentativ für das Sachgebiet ist das U.S.-Patent Nr. 5,951,423 (1999) von Simpson, in dem eine mechanische Reib-Spannvorrichtung mit federbelasteten keilförmigen Blöcken und Reibdämpfung beschrieben ist. Die Spannvorrichtung weist einen keilförmigen Kolben auf, der mit elastisch vorgespannten keilförmigen Blöcken zusammenwirkt. Wenn sich der Kolben nach innen bewegt, werden die keilförmigen Blöcke nach außen gedrückt, um eine Reibdämpfung zu bewirken.
Das Dokument WO-A-01/79727 gilt gemäß Artikel 54 (3) und (4) EPC als Stand der Technik.
Die Dämpferbeine des Standes der Technik sind verhältnismäßig komplex und ermöglichen kein asymmetrisches Dämpfen.
Es besteht Bedarf an einem Dämpferbein, das vereinfachte zusammenwirkende Keilteile aufweist. Bedarf besteht an einem Dämpferbein mit einem vereinfachten Keilteil, das eine proportionale Reibdämpfung ermöglicht. Bedarf besteht an einem Dämpferbein, das eine asymmetrische Dämpfung ermöglicht. Bedarf besteht an einer Spannvorrichtung, die ein Dämpferbein mit einem vereinfachten Keilteil aufweist. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Erfordernisse.
Überblick über die Erfindung
Der Hauptaspekt der Erfindung besteht in der Schaffung eines Dämpferbeins, das vereinfachte zusammenwirkende Keilteile aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Schaffung eines Dämpferbeins mit einem vereinfachten Keilteil, das eine proportionale Reibdämpfung ermöglicht.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Schaffung eines Dämpferbeins, das eine asymmetrische Dämpfung ermöglicht.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Schaffung einer Spannvorrichtung, die ein Dämpferbein mit einem vereinfachten Keilteil aufweist.
Weitere Aspekte der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung der Erfindung und den beigefügten Zeichnungen dargelegt oder sind daraus ersichtlich.
Die Erfindung ist durch ein Dämpferbein gemäß Anspruch 1 definiert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen, die der Beschreibung hinzugefügt sind und einen Teil derselben bilden, zeigen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
1 zeigt eine Schnittansicht des Dämpferbeins gemäß der Erfindung.
2 zeigt eine Explosions-Schnittansicht des Dämpferbeins gemäß der Erfindung.
3 zeigt eine Draufsicht auf das Dämpferbein gemäß der Erfindung bei Verwendung in einer Riemenspannvorrichtung.
4 zeigt eine Draufsicht auf das erste Keilteil.
5 zeigt eine bei 5-5 in 4 angesetzte Schnittansicht des ersten Keilteils.
Detaillierte Beschreibung der ersten Ausführungsform
1 zeigt eine Schnittansicht des Dämpferbeins gemäß der Erfindung. Das Dämpferbein 200 weist ein zylindrisches Außengehäuse 201 auf. Eine Innenfläche des Außengehäuses 201 ist mit einer Auskleidung 206 ausgekleidet. Die Auskleidung 206 hat einen vorbestimmten Reibkoeffizienten, der zum Vergrößern oder Verkleinern einer Reibkraft variiert werden kann. Ein Innenzylinder 208 ist in Gleiteingriff mit der Auskleidung 206 angeordnet. Der Zylinder 208 bewegt sich in Längsrichtung entlang der Achse A-A in der Auskleidung 206 und dadurch koaxial in dem Außengehäuse 201.
Der Zylinder 208 drückt auf ein erstes Vorspannteil oder eine erste Feder 202, das bzw. die den Zylinder 208 entlang der Achse A-A axial von dem Außengehäuse 201 wegdrückt. Die Feder 202 hat eine Federrate k. Die Federrate k wird dahingehend gewählt, dass basierend auf einer Last L, die während des Betriebs auf das Dämpferbein ausgeübt wird, ein korrekter Betrieb gewährleistet ist.
An dem Außengehäuse 201 ist ein Rohr 210 befestigt und verläuft koaxial in dem Außengehäuse, wobei das Rohr hinreichenden radialen Spielraum hat, um das Platzieren einer Feder 202 zwischen dem Rohr 210 und der Auskleidung 206 zu erlauben. Am Ende des Rohrs 210 ist ein zweites Keilteil 204 ausgebildet.
Ein zweites Vorspannteil oder eine zweite Vorspannfeder 207 drückt auf das Gleitteil 212 und das Keilteil 204. Das Gleitteil 212 ist in Gleiteingriff mit einer Innenfläche des Rohrs 210 angeordnet. Eine Stange 211 ist fest mit dem Gleitteil 212 verbunden, wodurch die Feder 207 zwischen dem Gleitteil 212 und dem Keilteil 204 eingeschlossen ist. Die Feder 207 drückt ein Keilteil 209 zwischen einem Ende 222 der Stange 211 und dem Keilteil 204 zusammen. Die Stange 211 befindet sich in Gleiteingriff mit einer durch das Keilteil 204 verlaufenden Bohrung.
Das erste Keilteil 209 weist ferner eine Fläche 214 auf, die reibend an einer zusammenwirkenden Fläche 213 des Zylinders 208 angreift, wie in 4 und 5 ersichtlich ist, welche jeweils eine Detailansicht des Keilteils 209 zeigen. Die faltenartige Form der Oberflächen 213 und 214 ermöglicht das Einwirken einer größeren Normalkraft auf den Bereich, als es andernfalls möglich wäre, wenn die Oberfläche 213 und die Oberfläche 214 eine ausschließlich zylindrische oder rohrartige Form hätten. Eine Reibkraft ist u.a. eine Funktion eines Oberflächenreibkoeffizienten, eines Flächenbereichs sowie einer auf den Flächenbereich einwirkenden Normalkraft. Man kann eine Reibkraft durch Erhöhen der Normalkraft vergrößern. Aufgrund der winklig ausgebildeten Kontaktflächen, die durch die faltenartige Form der Oberflächen 213 und 214 realisiert ist, ist die Normalkraft des gemäß der Erfindung ausgebildeten Dämpferbeins größer als diejenige eines herkömmlichen Dämpferbeins mit gleichen Abmessungen. Die Oberfläche 213 und 214 erzeugt eine größere Reibkraft und dadurch eine größere Dämpfungskraft pro Leistungseinheit der Feder 207, so dass gemäß der Erfindung ein Dämpferbein mit erhöhter Dämpfungsleistung in einem kleineren physischen Paket erzielt wird. Das Keilteil 209 weist ferner ein kegelstumpfförmiges Loch 221 auf. Das Keilteil 204 greift in betriebsmäßiger Zusammenwirkung in das Loch 221 ein.
Bei Betrieb bewegen sich als Reaktion auf eine Last L eine Kappe 205 und der Zylinder 208 in der Richtung D1. Eine in der Richtung D1 verlaufende Bewegung des Zylinders 208 in das Außengehäuse 201 trifft auf den Widerstand der Vorspannwirkung der Feder 207 und des Reibangriffs der Fläche 213 und der Fläche 214. Durch diesen gegenseitigen Reibangriff zwischen der Fläche 213 und der Fläche 214 wird das Keilteil 209 in Druckzusammengriff mit dem Keilteil 204 gezwungen. Aufgrund der Kegelstumpfform des Keilteils 204 wird, wenn das Keilteil 209 gegen das Keilteil 204 gedrückt wird, durch diesen Effekt das Keilteil 209 radial aufgeweitet. Eine derartige Aufweitung des Keilteils 209 bewirkt eine vergrößerte Normallast auf die Fläche 213 und die Fläche 214 und dadurch eine erhöhte Reibkraft zwischen der Fläche 213 und der Fläche 214. Die vergrößerte Reibkraft verursacht einen größeren Widerstand gegenüber einer Bewegung des Zylinders 208 in der Richtung D1, wodurch eine Bewegung des Zylinders D1 gedämpft wird.
Eine Bewegung des Zylinders 208 in der Richtung D2 resultiert darin, dass von dem Keilteil 209 eine kleinere Reibkraft auf den Zylinder 208 aufgebracht wird. Insbesondere bewegt sich das Keilteil 209 etwas in der Richtung D2, so dass die auf das Keilteil 204 einwirkende Kraft reduziert wird. Das Keilteil 209 jedoch erfährt einen Widerstand gegen eine weitere Bewegung in der Richtung D2, da die Feder 207 auf das Teil 212 einwirkt, das mit dem Stab 212 verbunden ist, der seinerseits eine weitere Bewegung des Keilteils 209 einschränkt. Dies hat den Effekt, dass die auf die Fläche 213 einwirkende Normalkraft reduziert wird, wodurch die Reibkraft zwischen der Fläche 213 und der Fläche 214 reduziert wird. Folglich ist eine Bewegung des Zylinders 208 in der Richtung D1 asymmetrisch in Bezug auf eine Bewegung in der Richtung D2, da die Bewegung in der Richtung D2 im Vergleich zur Richtung D1 einer reduzierten Reib- und somit Dämpfungskraft ausgesetzt ist.
2 zeigt eine geschnittene explodierte Ansicht des Dämpferbeins gemäß der Erfindung. Ein Gleitteil 212 ist durch Press-Sitz oder in anderer Weise an einem Ende des Stabs 211 befestigt. Die Feder 207 ist zwischen dem Gleitteil 212 und dem Keilteil 204 eingeschlossen. Eine von der Feder 207 ausgeübte Kraft drückt das Keilteil 204 gegen eine kegelstumpfförmige Innenfläche des Keilteils 209. Das Keilteil 204 beschreibt einen Winkel α relativ zu einer Achse A-A.
Die Auskleidung 206 greift an einer Innenfläche 220 des Außengehäuses 201 an. Die Dämpfungsrate des Dämpferbeins kann durch Verändern der Federrate k der Feder 207 eingestellt werden. Durch Vergrößern der Federrate wird die von dem Keilteil 204 auf das Keilteil 209 ausgeübte Normalkraft vergrößert, wodurch der Dämpfungskoeffizient erhöht wird. Der umgekehrte Fall gilt ebenso, d.h. durch Verkleinern der Federrate wird die von dem Keilteil 204 auf das Keilteil 209 ausgeübte Normalkraft verkleinert, wodurch der Dämpfungskoeffizient verkleinert wird. Zudem ist ersichtlich, dass die Normalkraft eingestellt werden kann, indem der Winkel α verändert wird, wodurch die Dämpfungsrate direkt beeinflusst wird. Durch das Verändern des Winkels α wird das Maß verändert, in dem das Keilteil 209 gegen den Zylinder 208 aufweitet wird.
Dem Fachmann ist geläufig, dass die Federrate der Feder 202 die Größe der Last L bestimmt, die von dem Dämpferbein getragen werden kann. Dies bedeutet, dass bei einem zweckmäßigen Anwendungsfall der Wert von L einhergehend mit einer Veränderung der Federrate der Feder 202 zunimmt oder abnimmt.
3 zeigt eine Draufsicht des Dämpferbeins gemäß der Erfindung bei Verwendung in einer Riemenspannvorrichtung. Das Dämpferbein 200 ist an einem Schwenkelement 600 mittels eines am Außengehäuse 201 befestigten Verbindungsteils 231 schwenkbar mit einem Motorblock verbunden. Das andere Ende des Dämpferbeins 200 weist einen Konnektor 230 auf, der an dem Zylinder 208 befestigt ist. Der Konnektor 230 ist an einem Schwenkelement 700 schwenkbar an einer Riemenscheibenbasis 400 befestigt. Eine Riemenscheibe 300 ist drehbar an der Basis 400 befestigt. Die Basis 400 ist an einem Schwenkelement 500 schwenkbar mit einem Motorblock verbunden. Der Riemen B ist zwischen den Riemenscheiben P1, P2 und P3 an einem Motor-Vorderend-Hilfsaggregatsystem geführt. Die Spannvorrichtung hält eine korrekte vorbestimmte Spannung in dem Riemen aufrecht, um Riemengeräusche und -schlupf zu verhindern. Wie an anderer Stelle in dieser Beschreibung erwähnt wurde, ist eine Riemenspannung und damit auch eine Dämpferbein-Last eine Funktion einer Federrate der Feder 202. Eine höhere Federrate ermöglicht die Aufnahme einer höheren Last durch das Dämpferbein und die Spannvorrichtung.
4 zeigt eine Draufsicht auf das erste Keilteil. Das Keilteil 209 weist Vorsprünge 251 auf, die in einem sternförmigen Muster radial abstehen, obwohl für die Zwecke der Erfindung auch jede andere in Draufsicht vorliegende Form akzeptabel ist, solange die Fläche 213 und die Fläche 214 miteinander zusammenwirkende Formen haben. Die Flächen 214 der Vorsprünge 251 greifen mit (nicht gezeigten) zusammenwirkenden Flächen 213 zusammen. Schlitze 250 verlaufen teilweise axial durch das Teil hindurch. Die Schlitze 250 erlauben dem Teil eine teilweise Aufweitung radial nach außen hin, wenn von dem zweiten Keilteil 204 ein Druck ausgeübt wird.
5 zeigt eine an der Linie 5-5 in 4 angesetzte Schnittansicht des ersten Keilteils 209. Der Schlitz 250 ist teilweise axial durch das Teil 209 verlaufend gezeigt. Der Stab 211 erstreckt sich durch das Loch 252.
Obwohl hier nur eine einzige Form der Erfindung beschrieben worden ist, wird Fachleuten ersichtlich sein, dass Änderungen an der Konstruktion und dem gegenseitigen Verhältnis der Teile vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der hier beschriebenen Erfindung abzuweichen.

Claims

Dämpferbein (200) mit: einem ersten Teil (210); einem zweiten Teil (208), das koaxial mit dem ersten Teil (210) zusammengreift; einem Vorspannteil (202), das im Zusammengriff zwischen dem ersten Teil (210) und dem zweiten Teil (208) angeordnet ist; einem ersten Keilteil (209), das eine Achse (A-A) hat und gleitend mit dem zweiten Teil (208) zusammengreift; wobei das erste Keilteil (209) ein kegelstumpfförmiges Loch aufweist; einem zweiten Keilteil (204), das mit dem ersten Teil (210) verbunden ist und eine Achse (A-A) hat; wobei das zweite Keilteil (204) unter Zusammenwirkung in das kegelstumpfförmige Loch eingreift; einem zweiten Vorspannteil (207), das an einem ersten Ende unbeweglich festgelegt ist; einem Teil (212), das an dem ersten Keilteil (209) befestigt ist und mit einem zweiten Ende des zweiten Vorspannteils (207) zusammengreift, wodurch eine Bewegung des ersten Keilteils (209) eine Einwirkung durch das zweite Vorspannteil (207) erfährt, das auf das Teil (212) einwirkt, wobei das Teil (212) ferner aufweist: einen Stab (211), der gleitbar durch eine Bohrung in dem zweiten Keilteil (204) verläuft, wobei das zweite Vorspannteil (207) relativ zu dem zweiten Keilteil (204) auf der dem ersten Keilteil (209) gegenüberliegenden Seite platziert ist; wobei das zweite Keilteil (204) axial mit dem ersten Keilteil (209) zusammengreift; und wobei das erste Keilteil (209) als Reaktion auf Druck von dem zweiten Keilteil (204) ausdehnbar ist.
Dämpferbein (200) nach Anspruch 1, bei dem: das erste Keilteil (209) ferner eine äußere Reibfläche (214) mit einer geriffelten Form aufweist; und das zweite Teil (208) eine Innenfläche (213) mit einer geriffelten Form aufweist, um mit der äußeren Reibfläche (214) des ersten Keilteils wirkungsmäßig zusammenzugreifen.
Dämpferbein (200) nach Anspruch 1, bei dem: die äußere Reibfläche (214) des ersten Keilteils und die Innenfläche (213) des zweiten Teils jeweils einen Reibkoeffizienten haben.
Dämpferbein (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in Kombination mit: einer Basis (400), die schwenkbar an einer Fläche befestigbar ist; einer Riemenscheibe (300) mit einer Riemenhaltefläche, wobei die Riemenscheibe (300) drehbar an der Basis befestigt ist; und einem ersten Ende des Dämpferbeins (200), das schwenkbar an der Basis (400) befestigt ist, und einem zweiten Ende des Dämpferbeins (200), das schwenkbar an der Fläche befestigbar ist.