DE69828373T2

DE69828373T2 - Rotationsdämpfer

Info

Publication number: DE69828373T2
Application number: DE69828373T
Authority: DE
Inventors: Marcus Wonn
Original assignee: ITW Ateco GmbH
Current assignee: ITW Automotive Products GmbH
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1998-10-12
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2018-10-13
Also published as: EP0926382A2; US6142269A; DE69828373D1; DE19755947A1; EP0926382A3; DE19755947B4; EP0926382B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehdämpfer nach dem O berbegriff des Patentanspruchs 1.
Drehdämpfer sind in den unterschiedlichsten Ausgestaltungen und Anwendungsgebieten bekannt geworden. Sie werden häufig bei Automobilen angewendet, in denen bestimmte Teile, wie Deckel für Handschuhkasten, Aschenbecher, Haltegriffe oder dergleichen in ihrer Bewegung gedämpft werden. In den meisten Fällen kommt es darauf an, ein heftiges Aufschlagen der Teile gegen einen Anschlag zu verhindern. Dadurch werden nämlich unerwünschte Geräusche erzeugt und auf Dauer die Funktion beeinträchtigt.
In vielen Fällen ist nur in einer Richtung eine Dämpfung erwünscht, so daß Dämpfer mit Freilauf eingesetzt werden. Sie sind jedoch gegenüber den einfachen Drehdämpfern aufwendiger und benötigen mehr Raum, der häufig für den Einbau nicht zur Verfügung steht.
Ein typischer Drehdämpfer weist ein Gehäuse auf, zumeist aus Kunststoff, in dem eine Kammer für einen Rotor ausgebildet ist. Der Rotor ist drehbar im Gehäuse gelagert und erstreckt sich über eine Welle zur einen oder zu beiden Seiten aus dem Gehäuse heraus. Auf dem aus dem Gehäuse herausstehenden Ende der Welle sitzt zumeist ein Ritzel, das mit einem Gegenritzel oder einer Zahnstange in Eingriff bringbar ist. Häufig wird der Drehdämpfer stationär eingesetzt, so daß eine bogenförmige Zahnstange am zu dämpfenden Teil das Ritzel verdreht, wenn das Teil bewegt wird. In der Kammer des Dämpfergehäuses ist ein viskoses Medium eingefüllt, das zwischen dem Rotor und der Kammerwandung wirkt, wenn eine Relativbewegung zwischen Rotor und Gehäuse stattfindet. Für die Ausbildung eines Rotors gibt es die verschiedensten Ausführungsformen. Eine typische Ausgestaltung besteht darin, den Rotor mit mindestens einem Flügel zu versehen, der radial in die Kammer hineinsteht und als eine Art Drehkolben betrachtet werden kann. Bei der Bewegung des Flügels in der Kammer wird Medium verdrängt, das sich durch einen Spalt zwischen Flügel und Kammerwandung hindurchzwängt oder auf andere Weise auf die andere Seite des Flügels gelangt. In diesem Zusammenhang ist auch bekannt geworden, Flügel eines Rotors für Drehdämpfer flexibel auszuführen, um einen unterschiedlich großen Spalt zwischen Flügel und Kammerwandung zu bilden, je nach Drehrichtung, um einen freilaufähnlichen Effekt in der einen Drehrichtung zu erzielen.
Allen bekannten Drehdämpfern ist eigen, daß sie bei Betätigung ein mehr oder weniger konstantes Bremsmoment erzeugen. In manchen Anwendungsfällen ist jedoch das Drehmoment an dem zu dämpfenden Teil nicht konstant, sondern ändert sich mit der Drehlage des zu dämpfenden Teils. Wird z. B. die Klappe eines Handschuhkastens geöffnet, befindet sich die Klappe annähernd im Totpunktbereich, d. h. übt ein sehr geringes Drehmoment in Richtung Öffnungsstellung auf. Hat der Drehdämpfer ein relativ hohes Bremsmoment, reicht das anfängliche Drehmoment der Klappe nicht aus, diese in Bewegung zu setzen. Wird hingegen dem Dämpfer ein geringes Bremsmoment verliehen, dann ist die Öffnungsgeschwindigkeit am Ende der Verstellung zu groß.
Aus DE 196 15 433 A1 ist ein Drehdämpfer bekannt geworden, bei dem der Rotor innerhalb einer Kammer mindestens zwei koaxial angeordnete Rotorelemente innerhalb der Gehäusekammer aufweist, die miteinander gekuppelt werden können. Die Kupplung wird dadurch erzielt, dass ein Gewinde des einen Drehteils mit einem Teil der Kammer zusammenwirkt, der neben dem Gewinde des Drehteils liegt. Eine Drehung des Drehteils resultiert in einer axialen Verlagerung, so dass die Kupplungsteile dieses Drehteils und das zweite Drehteil miteinander in Eingriff treten, wobei bei weiterer Drehung beide Drehteile rotieren und einen Dämpfungseffekt bewirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde wirksame und einfach gebaute Drehdämpfer zu schaffen, und daß dem je nach Drehrichtung unterschiedliche Bremsmomente erzeugt werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Drehdämpfer sind mindestens zwei Rotorelemente vorgesehen, die koaxial angeordnet sind, vorzugsweise gemeinsam in einer Kammer. Die Rotorelemente sind miteinander so gekoppelt, daß sie über einen begrenzten Drehwinkel gegeneinander verdrehbar sind.
Es versteht sich, daß zwei oder mehr Rotorelemente ein höheres Bremsmoment erzeugen als nur ein Rotorelement. Wird daher zu Beginn einer Betätigung eines zu bremsenden Teils nur das eine Rotorelement wirksam gemacht, wird zunächst nur ein entsprechend geringeres Bremsmoment erzeugt, das sich dann stufenartig erhöht, wenn auch das zweite Rotorelement mit verdreht wird. Es versteht sich, daß auf diese Weise eine Vielzahl von koaxialen Rotorelementen gekoppelt werden kann.
Es ist denkbar, die Erfindung dadurch zu realisieren, daß zwei oder mehr Gehäuse von Drehdämpfern mit jeweils einem Rotor koaxial angeordnet werden, so daß ihre nach außen geführten Wellenabschnitte miteinander in der beschriebenen Art und Weise gekoppelt werden. Es ist jedoch weniger aufwendig und erfordert weniger Bauraum, wenn eine gemeinsame Kammer für die Rotorelemente vorgesehen ist und die Rotorelemente innerhalb der Kammer über eine spezielle Kupplung miteinander gekoppelt sind.
Das Ineinandergreifen der Rotorelemente ermöglicht einen einfachen Aufbau des Drehdämpfers. Die Drehteile brauchen nur zu rotieren und sich nicht axial zu bewegen.
Wenn die Rotorelemente innerhalb eines gemeinsamen Kammer angeordnet sind, ist es nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn die einander zugekehrten Enden ein Drehlager bilden. Dies kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch geschehen, daß ein Rotorelement an einem Ende einen mittigen im Querschnitt kreisförmigen Zapfen aufweist, der annähernd passend in einer mittigen, vorzugsweise zylindrischen Bohrung des anderen Rotorelements eingreift. Je nach dem, an welcher Stelle die Kupplung angebracht ist, sind Zapfen und Bohrung in einem relativ großen, sich dem Außendurchmesser der Rotoren annähernden Durchmesser versehen.
Für die Kopplung benachbarter Rotorelemente ist vorzugsweise eine Art Klauenkupplung vorgesehen, wobei jedoch die Klauenabschnitte so ausgebildet bzw. gelagert sind, daß eine Relativdrehung zwischen den Rotorelementen möglich ist, bei der eine Kraftübertragung von einem Rotorelement auf das andere nicht stattfindet. Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht hierzu vor, daß in einer endseitigen Ausnehmung eines Rotorelements zwei einander gegenüberliegende Kupplungsklauen vorgesehen sind und das andere Rotorelement mit einem plattenartigen Kupplungsabschnitt in die Ausnehmung eingreift und wahlweise mit einer Kupplungsfläche der Kupplungsklauen in Eingriff bringbar ist. Dieser Eingriff ist vorzugsweise derart, daß der plattenförmige Abschnitt vollständig mit den Kupplungsflächen in Eingriff tritt, damit keine zu hohen Flächenbelastungen auftreten.
Das Ausmaß der freien Drehung zwischen den Kupplungselementen ist abhängig davon, welches Bremsverhalten erwünscht ist. Ist nur über einen kleinen Drehwinkel ein geringeres Bremsmoment nötig, dann kann die freie Drehung entsprechend begrenzt werden und umgekehrt. Im Extremfall ist die maximale freie Drehung annähernd 360°, wenn der eine Kupplungsabschnitt sich nur bis annähernd zur Drehachse erstreckt und das andere Rotorelement lediglich einen Anschlag aufweist. Bei einer derartigen Ausgestaltung sind jedoch die zusammenwirkenden Kupplungsabschnitte relativ schwach ausgebildet. Normalerweise ist jedoch ein so großer freier Drehwinkel nicht erforderlich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
1 zeigt schematisch im Schnitt einen Drehdämpfer nach der Erfindung.
2 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach 1 entlang der Linie 2-2.
3 zeigt den Einsatz eines Drehdämpfers nach den 1 und 2 bei einer Klappe, wobei die Klappe in geschlossener Stellung gezeigt ist.
4 zeigt eine ähnliche Darstellung wie 3 mit geöffneter Klappe.
Der in den 1 und 2 dargestellte Drehdämpfer weist ein zylindrisches Gehäuse 10 auf, das an einem Ende geöffnet und am anderen Ende durch einen Boden 12 verschlossen ist. Das Gehäuse 10 bildet einen zylindrischen Innenraum 14 oder eine Kammer, die zwei Rotorelemente 18, 20 aufnimmt. Im gezeigten Fall sind die Rotorelemente 18, 20 mit einer zylindrischen Außenfläche gezeigt. Dies ist jedoch ohne Bedeutung. Statt dessen können die Rotorelemente 18, 20 mindestens einen radialen Flügel oder dergleichen aufweisen. Zwischen den Rotorelementen 18, 20 und der Wandung der Kammer 14 ist ein Ringspalt 22 gebildet, der mit einem viskosen Medium gefüllt ist. Das Rotorelement 20 weist einen außen liegenden zylindrischen Abschnitt 24 auf, der als Ritzel ausgebildet sein kann. Alternativ kann der Abschnitt 24 mit einer viereckigen Vertiefung 26 geformt sein zwecks Eingriff mit einem im Schnitt viereckigen Zapfen zwecks Drehmomentübertragung vom Zapfen auf das Rotorelement 20 und umgekehrt.
Das Rotorelement 20 weist am inneren Ende einen im Querschnitt kreisförmigen mittigen Zapfen 28 auf, der in einer entsprechenden Bohrung 30 am zugewandten Ende des Rotorelements 18 einsitzt. Auf diese Weise ist eine Drehlagerung zwischen den Rotorelementen 18, 20 geschaffen.
Das Rotorelement 18 ist an dem dem Zapfen 28 zugekehrten Ende mit einer Ausnehmung 32 geformt. An der Wandung der Ausnehmung 32 sind gegenüberliegend im Querschnitt dreieckförmige Kupplungsabschnitte 34, 36 geformt mit annähernd im rechten Winkel zueinander stehenden Kupplungsflächen 38. Die Kupplungsabschnitte 34, 36 ragen radial nach innen in Richtung gemeinsamer Achse der Rotorelemente 18, 20. Das Rotorelement 20 weist zwischen Zapfen 28 und oberem Abschnitt einen plattenförmigen Abschnitt 40 auf, der mittig angeordnet ist und in die Ausnehmung 32 eingreift.
Man erkennt aus der gemeinsamen Betrachtung der 1 und 2, daß die beschriebene Kupplung eine Relativdrehung zwischen den Rotorelementen 18, 20 von etwa 90° zuläßt. In der in 2 gezeigten Position kann eine 45°-Drehung stattfinden, bevor in der einen oder anderen Richtung die Rotorelemente 18, 20 gekoppelt sind. Bei einer Freidrehung des Rotorelements 20 wird naturgemäß ein viel geringeres Bremsmoment entwickelt als bei einer Drehung beider Rotorelemente 18, 20. Auf diese Weise ist es möglich, eine progressive Dämpfung zu erzielen. Wird eine Mehrzahl von Rotorelementen in der beschriebenen Art und Weise gekoppelt, kann ein gewünschter Drehmomentverlauf erreicht werden, um sich der Drehmomentkennlinie eines zu dämpfenden Teils anzunähern.
In den 3 und 4 ist ein Beispiel für die Anwendung des Drehdämpfers nach den 1 und 2 sehr schematisch dargestellt. In den 3 und 4 ist der Drehdämpfer mit 50 bezeichnet. Er dient zur Dämpfung einer Klappe 52, die einen Handschuhfachkasten 54 abschließt. Man erkennt aus 3, daß das Öffnungsmoment der Klappe 52 wegen der annähernd im Totpunkt liegenden Klappe 52 sehr gering ist. Ein großes Bremsmoment würde mithin ein Öffnen der Klappe 52 durch Schwerkraft verhindern. Wird ein Drehdämpfer entsprechend 1 und 2 eingesetzt, erzeugt dieser bei einer ersten Drehung ein relativ geringes Bremsmoment, indem nur das Rotorelement 20 bremsend wirkt. Erst wenn das zweite Rotorelement 18 angekoppelt ist, wird ein weitaus größeres Bremsmoment erzielt, um die Klappe bei der Verstellung in die horizontale Position (4) wirksam zu dämpfen.

Claims

Drehdämpfer mit einem Gehäuse (10), in dem eine Kammer (14) ausgebildet ist, die eine innere Umfangswand aufweist, einem Rotor innerhalb der innerhalb der Gehäusekammer (14), wobei der Rotor mit der inneren Umfangswand der Gehäusekammer (14) so zusammenwirkt, dass ein Dämpfungseffekt bei Drehung des Rotors gegenüber dem Gehäuse (10) erzielt wird, wobei der Rotor mindestens zwei Rotorelemente (18, 20) aufweist, die koaxial in der Gehäusekammer angeordnet sind und dazu ausgelegt, im Betrieb miteinander gekoppelt zu werden derart, dass mindestens zwei Rotorelemente frei relativ zueinander über einen begrenzten Drehwinkel zueinander um die Drehachse drehen können, wodurch ein erstes der mindestens zwei Rotorelemente (18, 20) relativ zum Gehäuse gedreht wird wobei ein erster Dämpfungseffekt mit einem ersten Dämpfungswert erzielt wird, während eine Drehung des zweiten der mindestens zwei Rotorelemente (18, 20) zusammen mit dem ersten der beiden Rotorelemente gedreht wird, ein zweiter Dämpfungseffekt mit einem zweiten Dämpfungswert erzielt wird, mit Kupplungsmitteln zwischen den Enden der Rotorelemente (18, 20), die einander zugewandt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsmittel eine Ausnehmung (32) am Ende des zweiten der mindestens zwei Rotorelemente (18, 20) aufweist, ein paar diametral gegenüberliegender Kupplungsklauen (34, 36) die in der Ausnehmung angeordnet sind, wobei jede der Kupplungsklauen eine Kupplungsfläche aufweist und ein plattenförmiges Kupplungsglied (40) am ersten der mindestens zwei Rotorelemente (28) angebracht ist und innerhalb der Ausnehmung angeordnet ist zum wahlweisen Eingriff mit einem der Kupplungsflächen an dem paar Kupplungsklauen (34, 36).
Drehdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Rotorelemente (18, 20) zusammenliegende Enden aufweisen, welche ein Drehlager definieren, wodurch die Rotorelemente (18, 20) relativ zueinander um die Drehachse rotieren können.
Drehdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager eine axiale Bohrung an einem ersten Ende des ersten der beiden Rotorelemente (18, 20) aufweist und ein axialer Stift (28) an einem ersten Ende eines zweiten der mindestens zwei Rotorelemente (18, 20) vorgesehen ist, der in der axialen Bohrung des ersten der mindestens zwei Rotorelemente (28) sitzt.
Drehdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kupplungsklaue des paar Kupplungsklauen eine geometrische Ausbildung aufweist mit Kupplungsflächen derart, dass das plattenförmige Kupplungselement mit einem der Kupplungsflächen einer des paars von Kupplungsklauen in Eingriff treten kann in Abhängigkeit von der Drehrichtung des ersten der Rotorelemente relativ zum Gehäuse.
Drehdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Kupplungsklauen im wesentlichen einen dreieckigen Querschnitt aufweist.
Drehdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsflächen (38) Seiten eines Dreiecks enthalten, die auf gegenüberliegenden Seiten eines Scheitels eines Dreiecks liegen, wobei der Scheitel des Dreiecks radial nach Innen in Richtung der Drehachse des Rotors liegt.