DE7321086U

DE7321086U - Torsional vibration damper

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Publication number: DE7321086U
Application number: DE19737321086
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-06
Filing date: 1973-06-06
Publication date: 1974-12-19
Also published as: BR7404641D0; DE2328702A1; IT1013368B; FR2232704A1; GB1444837A

Description

Anmelderin: Firma Carl Freudenberg, WeinheimApplicant: Carl Freudenberg, Weinheim

Torsional vibration damper

Die Erfindung bezieht sich auf ein Element zur Dämpfung von Torsionsschwingungen. Bei Antriebssystemen, die aus mehreren hintereinandergeschalteten Wellen und Drehmassen bestehen, treten durch wechselnde Drehmomente Torsionsschwingungen auf, welche unter Umständen zu einer störenden Ungleichförmigkeit der Drehbewegung führen. Ein solches System stellt z.B. der Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges dar. Die wesentlichen Elemente dieses Systems sind die Motordrehmasse, Kurbelwelle, Getriebedrehmasse, Kardanwelle, Differentialdrehmasse, Antriebswelle, Reifen und schließlich die Fahrzeugmasse, welche fiber das Abrollen der RäderThe invention relates to an element for damping of torsional vibrations. For drive systems that consist of several shafts and rotating masses connected in series exist, occur due to changing torques torsional vibrations, which under certain circumstances can lead to a disruptive Lead to irregular rotation. One such System represents e.g. the drive train of a motor vehicle. The essential elements of this system are the engine torque, Crankshaft, gearbox rotating mass, cardan shaft, differential rotating mass, drive shaft, tires and finally the vehicle mass, which is determined by the rolling of the wheels

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in eine Drehmasse -umgerechnet werden kann. Dieses Drehschwingungssystem besitzt mehrere Eigenfrequenzen, bei denen durch Anregung vom Motor her starke Schwingungen auftreten können. Bei diesem System machen sich Torsionsschwingungen bei Frequenzen zwischen ca. 2 und 2o Hz besonders störend bemerkbar, weil diese eine relativ große Schwingungsamplitude besitzen können und über die Räder in eine Längsschwingung des Fahrzeugs umgewandelt werden. Dies führt zu einer unangenehmen Rüttelbewegung in Fahrzeuglängsrichtung. Die Frequenzen dieser Schwingungen hängen von der Getriebeübersetzung ab, d.h., sie ändern sich mit der Stellung des Schaltgetriebes. Aufgabe der Erfindung war es, diese Torsionsschwingungen niedriger Frequenz (ca. 2 bis 2o Hz) zu dämpfen. Es wurden schon verschiedene Versuche unternommen, um diese Torsionsschwingungen zu beseitigen oder wenigstens stark zu dämpfen.can be converted into a rotating mass. This torsional vibration system has several natural frequencies at which strong vibrations due to excitation from the engine may occur. In this system, torsional vibrations at frequencies between approx. 2 and 2o Hz are particularly important disturbing noticeable because these can have a relatively large oscillation amplitude and over the wheels can be converted into a longitudinal vibration of the vehicle. This leads to an uncomfortable shaking movement in the longitudinal direction of the vehicle. The frequencies of these vibrations depend on the gear ratio, i.e. they change with it the position of the gearbox. The object of the invention was to reduce these torsional vibrations at a low frequency (approx. 2 to 2o Hz). Various attempts have been made to eliminate these torsional vibrations or at least to dampen it strongly.

So wurden beispielsweise Versuche durchgeführt, indem man Antriebswellen mit hoher Torsionssteifigkeit einsetzte, um die Eigenfrequenzen in einen unkritischen Bereich zu verschieben. Durch den Einbau elastischer Kupplungen wurde versucht, das Schwingungssystem zu entkoppeln. Auch mit Reifen unterschiedlicher Torsionssteifigkeit wurde versucht, die Übertragung der Torsionsschwingungen in Fahrzeuglängsschwingungen zu verhindern. Um das Schwingungssystem zu beeinflussen, wurde auch schon mit unterschiedlicher Motoraufhängung gearbeitet. Durch Änderungen in der Steuerung der Verbrennungsvorgänge wurde versucht, die Anregung der Torsionsschwingungen auszuschalten. Alle diese Versuche haben nur zu geringfügigen Veränderungen in der Frequenz oder der Amplitude der Schwingungen geführt.For example, tests were carried out using drive shafts with high torsional rigidity, in order to shift the natural frequencies into an uncritical range. By installing elastic couplings, tries to decouple the oscillation system. Attempts have also been made with tires of different torsional stiffness the transfer of torsional vibrations into longitudinal vehicle vibrations to prevent. In order to influence the vibration system, different engine mountings have also been used worked. By changes in the control of the combustion processes, attempts were made to stimulate the To switch off torsional vibrations. All of these attempts resulted in only minor changes in the frequency or amplitude of the vibrations.

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Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde das Problem durch Anwendung eines Resonanzschwingungsdämpfers gelöst, bei dem eine Drehmasse über eine Feder an das Torsionsschv ingungssystem gekoppelt ist. Da bei dem oben beschriebenen Drehschwingungssystem relativ große Massenträgheitsmomente wie die Motordrehmasse und die in eine Drehmasse umgerechnete Fahrzeugmasse im Spiel sind, kann eine gute Schwingungsdämpfung nur erzielt werden, wenn die Drehmasse, die Eigenfrequenz und die Dämpfung des Resonanzschwinpxmgsdämpfers exakt auf das zu dämpfende Torsionsschwingungssystem abgestimmt ist. Im Falle des oben beschriebenen Antriebsstranges von Kraftfahrzeugen war die Torsionseigenfrequenz des Resonanzschwingungsdäir^fers auf einen bestimmten Wert festzulegen, der je nach Fahrzeugtyp im Bereich zwischen 2 und 2o Hz lag.According to the present invention, the problem has been solved by using a resonance vibration damper in which a rotating mass is coupled to the torsional vibration system via a spring. As in the torsional vibration system described above relatively large moments of inertia such as the motor rotating mass and the one converted into a rotating mass Vehicle mass are involved, good vibration damping can only be achieved if the rotating mass, the natural frequency and the damping of the resonance vibration damper exactly matched to the torsional vibration system to be damped is. In the case of the motor vehicle drive train described above, the natural torsional frequency of the resonance vibration damper was to a certain value, depending on the vehicle type in the range between 2 and 2o Hz lay.

Die Schwierigkeit bei der Konstruktion eines Torsionsschwingungsdämpfers mit einer solch niedrigen Eigenfrequenz liegt daiin, daß einerseits eine weiche Feder benötigt wird, um die niedrige Eigenfrequenz zu erzielen, andererseits aber das Gewicht der Drehmasse abgestützt werden muß. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß das gesamte Drehschwingungssystem rotiert, im Automobilbau z.B. bis 8000 Upm, so daß bei einer elastischen Abstützung der Drehmasse unzulässig hohe Unwuchten entstehen können.The difficulty in designing a torsional vibration damper with such a low natural frequency is that on the one hand a soft spring is required, to achieve the low natural frequency, but on the other hand the weight of the rotating mass must be supported. One Another difficulty is that the entire torsional vibration system rotates, e.g. up to 8000 rpm in the automotive industry, so that if the rotating mass is supported elastically, inadmissibly high imbalances can arise.

Die mit der Aufgabe verbundenen Schwierigkeiten wurden erfindungsgemäß mit einem Torsionsschwingungsdämpfer gelöst, bestehend aus einem Anschlußteil, einer Drehmasse und einem oder mehreren Federelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Federelementen und der Drehmasse bestimmte Torsionseigenfrequenz des Schwingungsdrimpfers zwischen 2 und 2o Hz liegt und die Drehmasse auf einer Lagerstelle radialThe difficulties associated with the task have been made in accordance with the invention solved with a torsional vibration damper, consisting of a connection part, a rotating mass and one or more spring elements, characterized in that the natural torsional frequency of the vibration damper determined by the spring elements and the rotating mass between 2 and 2o Hz and the rotating mass is radial on a bearing

abgestützt und gegenüber dem Anschlußteil drehbar gelagert ist.supported and rotatably mounted with respect to the connecting part is.

Es hat sich gezeigt, daß z.B. bei der Anwendung im Kfz-Bau bei einer geeigneten Abstimmung der Eigenfrequenz, der Drehmasse sowie der Dämpfung der Federelemente nicht nur in einer Gangstellung, sondern in allen Gängen dee. Schaltgetriebes eine starke Dämpfung der störenden Torsions- und/oder Längsschwingungen unterschiedlicher Frequenz erzielt werden konnte. Durch die Abstützung der Drehmasse auf einer Lagerstelle wurde erreicht, daß die Drehmasse auch bei hohen Drehzahlen gut zentriert ist und im Betriebszustand keine unzulässigen Unwuchten auftreten. Auch die radiale Belastung durch Fahrbahnstöße wird durch die Lagerstelle aufgenommen, ohne daß die Funktion des Torsionsschwingungsdämpfers beeinträchtigt wird. Die Lagerstelle kann als Gleitlager oder als Wälzlager ausgeführt sein.It has been shown that, for example, when used in vehicle construction with a suitable adjustment of the natural frequency, the rotating mass and the damping of the spring elements not only in one gear position, but dee in all gears. Gearbox a strong damping of the disruptive torsion and / or Longitudinal vibrations of different frequencies could be achieved. By supporting the rotating mass on a bearing point it was achieved that the rotating mass is well centered even at high speeds and none in the operating state impermissible imbalances occur. The bearing point also absorbs the radial load caused by road bumps, without affecting the function of the torsional vibration damper will. The bearing point can be designed as a plain bearing or as a roller bearing.

Als Federelemente können entweder Stahlfedern oder Gummifedern verwendet werden. Bei der Verwendung von Stahlfedern wirkt der Schwingungsdämpfer in erster Linie als Schwingungstilger und ist nur über einen engen Frequenzbereich wirksam. Es ist deshalb vorteilhaft, Gummifedern zu verwenden, die aufgrund ihrer höheren Werkstoffdämpfung über einen größeren Frequenzbereich eine gute Schwingungsdämpfung ermöglichen. Die Anfertigung von Schwingungsdämpfern, bei denen die Drehmasse und das Anschlußteil über Vulkanisation mit der Gummifeder verbunden ist und außerdem eine Lagerstelle zwischen Drehmasse und Anschlußteil angebracht ist, stößt auf fertigungstechnische Schwierigkeiten. Diese Schwierigkeiten wurden dadurch gelöst, daß die Drehmasse zweiteilig ausgeführt wurde, wobei das eine Teil mit den Federelementen und das andere Teil mit der Lagerstelle verbunden ist, und beideEither steel springs or rubber springs can be used as spring elements. When using steel springs the vibration damper acts primarily as a vibration damper and is only effective over a narrow frequency range. It is therefore advantageous to use rubber springs which, due to their higher material damping, have a larger Frequency range enable good vibration damping. The manufacture of vibration dampers in which the rotating mass and the connection part via vulcanization with the rubber spring is connected and also a bearing point is attached between the rotating mass and the connector, encounters manufacturing technology Trouble. These difficulties have been solved in that the rotating mass is made in two parts with one part being connected to the spring elements and the other part being connected to the bearing point, and both

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Teile z.B. über Verschraubung fest miteinander verbunden werden.Parts are firmly connected to one another, e.g. by screwing will.

In Figur 1 bis 5 sind beispielhafte Torsionsschwingunpsdärr.pfer entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt.In Figure 1 to 5 are exemplary Torsionsschwingunpsdärr.pfer illustrated in accordance with the present invention.

Figur 1 zeigt einen Torsionsschwingunpsdämpfer im Schnitt.Figure 1 shows a torsional vibration damper in section.

Das Anschlußteil 1 ist über das Federelement 2 mit Teil 3 verbunden. Die Teile 3 und 4 sind miteinander verschraubt und stellen die Drehmasse des Torsionsschwingungsdämpfers dar. Die Drehmasse 3, k wird auf der Lagerstelle 5 gegenüber dem Anschlußteil 1 radial abgestützt.The connection part 1 is connected to part 3 via the spring element 2. The parts 3 and 4 are screwed together and represent the rotating mass of the torsional vibration damper. The rotating mass 3, k is supported radially on the bearing point 5 opposite the connection part 1.

Das Federelement 2 ist eine Torsionsfeder aus elastomerem Material, welche z.B. durch Vulkanisation mit den Teilen 1 und 3 verbunden ist. Da die Drehmasse zweiteilig ausgeführt ist, ergibt sich für den TorsionsschwingungsdSmpfer eine günstige Fertigungsmöglichkeit.The spring element 2 is a torsion spring made of elastomeric material, which e.g. by vulcanization with the parts 1 and 3 connected. Since the rotating mass is made in two parts, there is one for the torsional vibration damper cheap manufacturing possibility.

In Fig. 2 und 3 ist eine weitere Ausführung eines Torsionsschwingungsdämpfers dargestellt. Fig. 2 zeigt den Schwingungsdämpfer in der Ansicht, 'Fig. 3 stellt den Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 2 dar.In Fig. 2 and 3, a further embodiment of a torsional vibration damper is shown. Fig. 2 shows the vibration damper in the view, 'Fig. 3 shows the section along the line AA of FIG.

Bei dieser Ausführung ist drs Anschlußteil 6 über die Federelemente 7 mit Teil 8 verbunden. Die Teile 8 und 9 stellen zusammen die Drehmasse dar, welche über die Stege 9a auf der Lagerstelle Io abgestützt und gegenüber dem Anschlußteil 6 drehbar gelagert ist. Diese Ausführung hst den Vorteil, daß ein Lager mit kleinerem Durchmesser verwendet werden kann und daß die im wesentlichen radial verlaufenden FederelementeIn this embodiment, the connecting part 6 is via the spring elements 7 connected to part 8. The parts 8 and 9 together represent the rotating mass, which on the webs 9a the bearing point Io is supported and opposite the connection part 6 is rotatably mounted. This design has the advantage that a bearing with a smaller diameter can be used and that the essentially radially extending spring elements

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überwiegend auf Biegung beansprucht werden, so daß große Verdrehwinkel zwischen Anschlußteil und Drehmasse ermöglicht werden.are mainly subjected to bending, so that large Rotation angle between connecting part and rotating mass allows will.

Eine vorteilhafte Ausführung ähnlich Fig. 2 und 3 erhält man, indem man die Stege 9a der Drehmasse und die Federelemente 7 in Form von Lüfterblättern ausbildet. In diesem Falle stellt der TorsionsschwingungsdMmpfer gleichzeitig das zur Kühlung von Kraftfahrzeugmotoren erforderliche Lüfterrad dar. Dadurch ergibt sich neben einem wirtschaftlichen Vorteil auch eine raumsparende Bauweise.An advantageous embodiment similar to FIGS. 2 and 3 is obtained by placing the webs 9a of the rotating mass and the spring elements 7 in the form of fan blades. In this case, the torsional vibration damper stops at the same time represents the fan wheel required for cooling motor vehicle engines. This results in an economical one Another advantage is a space-saving design.

Fig. k zeigt eine dritte Ausführung der Erfindung in der Ansicht, Fig. 5 stellt den Schnitt längs der Linie B-B von Fig. ¹I dar. Bei dieser Ausführung bildet die Drehmasse mit den Stegen 11a des Anschlußteils 11 segmentartige Zwischenräume 14.Fig. K ¹ I shows a third embodiment of the invention in view, FIG. 5 shows the section along the line BB of FIG.. In this embodiment, the rotary mass forms with the webs 11a of the connecting part 11 segment-like spaces 14.

In diesen Zwischenräumen befinden sich die Federelemente des Torsionsschwingungsdämpfers. Bei dieser Anordnung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Drehwinkelbegrenzung zwischen Anschlußteil 11 und Drehmasse 13· Die Drehmasse ist auf der Lagerstelle 15 gegenüber dem Anschlußteil 11 abgestützt.The spring elements of the torsional vibration damper are located in these spaces. With this arrangement results In an advantageous manner, a rotation angle limitation between connecting part 11 and rotating mass 13 · The rotating mass is supported on the bearing point 15 opposite the connection part 11.

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Claims

1. Torsional vibration damper consisting of a connecting part, a rotating mass and one or more spring elements, characterized in that the rotating mass is connected to the connecting part via peder elements, the rotating mass being supported radially on a bearing point and rotatably mounted with respect to the connecting part and that of the spring elements and the torsional natural frequency determined by the rotating mass is between 2 and 2o Hz.

2. Torsional vibration damper according to claim 1, characterized in that daft the rotating mass consists of two firmly connected parts and one part with the spring elements, the other r> it connected to the bearing point is.

3. Torsional vibration damper according to claim 1 or 2, characterized in that the rotating mass with webs the warehouse management is connected.

4. Torsional vibration damper according to one of claims 1 to 3, characterized in that the spring elements are essentially radially between the connecting part and the rotating mass are arranged.

5. Torsional vibration damper according to one of claims 1 to 4, characterized in that the webs and / or the spring elements are designed in the form of fan blades.

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6. Torsional vibration damper according to one of the speech

1 to 3, characterized in that rotating mass and connecting part Form segments and the spring elements are attached in the segments.

7. Use of a torsion vibration damper according to claim 1 to 6 for damping longitudinal vibrations in Vehicle construction, in particular in motor vehicle construction.

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