WO2005038293A1 - Drehschwingungsdämpfer - Google Patents

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WO2005038293A1
WO2005038293A1 PCT/EP2004/011713 EP2004011713W WO2005038293A1 WO 2005038293 A1 WO2005038293 A1 WO 2005038293A1 EP 2004011713 W EP2004011713 W EP 2004011713W WO 2005038293 A1 WO2005038293 A1 WO 2005038293A1
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WO
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vibration damper
torsional vibration
housing
elastomeric material
mass
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PCT/EP2004/011713
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Christian DEPP
Original Assignee
Metaldyne International Deutschland Gmbh
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Priority claimed from DE2003150958 external-priority patent/DE10350958A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/16—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using a fluid or pasty material
    • F16F15/167—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using a fluid or pasty material having an inertia member, e.g. ring
    • F16F15/173—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using a fluid or pasty material having an inertia member, e.g. ring provided within a closed housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/12—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
    • F16F15/121—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon using springs as elastic members, e.g. metallic springs
    • F16F15/124—Elastomeric springs
    • F16F15/126—Elastomeric springs consisting of at least one annular element surrounding the axis of rotation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/32—Friction members
    • F16H55/36—Pulleys

Definitions

  • the invention relates to a torsional 'ämpfer for damping torsional vibrations or torsional vibrations of an internal combustion engine, in particular torsional vibrations of a crankshaft or camshaft of the internal combustion engine.
  • a so-called rubber torsional vibration damper with a torsionally rigid primary mass (hub) connected to the system to be damped (e.g. crankshaft, camshaft) and a secondary mass elastically connected to the primary mass by means of a rubber spring element (flywheel, seismic mass) known.
  • rubber means any elastomeric material, regardless of whether it was obtained from natural substances such as natural rubber and / or from plastic.
  • the secondary side only follows the vibrations of the primary side with a delay due to the elastic coupling, so that the rubber spring element is deformed. Due to the material damping (hysteresis damping) of the rubber material, energy is extracted from the vibration, i.e. the vibration is damped.
  • the rubber damper has the system-related advantage of vibration damping, since with the stiffness of the rubber spring and the moment of inertia of the secondary side, a natural frequency of the rubber damper is defined, which can be matched to the natural frequency of the system to be damped.
  • a natural frequency of the rubber damper is defined, which can be matched to the natural frequency of the system to be damped.
  • a major advantage of the rubber damper is that the mass moment of inertia of the primary side can be made very small compared to the mass moment of inertia of the secondary side.
  • the primary mass of the rubber damper thus only slightly reduces the first torsional natural frequency of the rotatable device to be damped (in one embodiment of the
  • Rubber damper attached to a crankshaft of a VIO diesel engine e.g. B. only by approx. 10 Hz
  • the natural frequency of the system from the device and the primary mass connected rigidly therewith is only slightly below the natural frequency of the device without the primary mass. Therefore, the excitation of dangerous resonance vibrations of low orders (harmonics) can be avoided in many cases because the corresponding critical engine speeds are above the maximum speed.
  • a main disadvantage of the rubber damper is the low damping effect. Another disadvantage is that due to the high mechanical and thus thermal
  • the housing and the flywheel are filled with a highly viscous liquid (e.g. silicone oil).
  • a highly viscous liquid e.g. silicone oil.
  • silicone oil e.g. silicone oil
  • a viscosity damper has an opening through which the flywheel is introduced into the housing.
  • the opening is closed with a closure part.
  • the closure part In order to seal the joints between the closure part and the housing against leakage of the viscous liquid, the closure part is welded to the rest of the housing.
  • the housing material must therefore be weldable. In many cases, this conflicts with other requirements for the properties of the housing, in particular low material and / or manufacturing costs, strength of the housing and / or hardness of the housing at fastening points. In addition, it cannot be ruled out in principle for a weld that there is a leak due to engine operation, which in the worst case leads to failure of the damper or even the engine. Therefore strict quality controls are required.
  • the object of the invention is to provide a viscosity damper in which one or more of the disadvantages mentioned are avoided.
  • a torsional vibration damper for damping torsional vibrations of an internal combustion engine is proposed, one for fastening the
  • Torsional vibration damper on a shaft of the internal combustion engine designed primary mass which is connected to a housing or forms a housing.
  • An annular flywheel which extends around the axis of rotation of the torsional vibration damper, is arranged in the housing, with a viscous one between an inner wall of the housing and the flywheel
  • Liquid-filled gap is formed, wherein the housing in which the flywheel is arranged has an opening closed with a closure part of the housing, wherein an interface extending between the closure part and an edge of the closed opening extends in a boundary region of the surface of the housing and the boundary region being liquid-tight with an elastomeric material against leakage of the viscous liquid the housing is sealed.
  • the border area can be covered in particular with the elastomeric material.
  • Such a seal makes it possible to dispense with complex welding of the closure part to the edge of the opening in the sealed area.
  • welding can be completely dispensed with.
  • the secondary mass can be made entirely of steel, e.g. B. inexpensive structural or free-cutting steel or cold and hot-rolled steel that can be processed by forming.
  • a layer of the elastomeric material lying on the surface of the secondary mass extends beyond the border area.
  • the viscosity damper is designed to dampen torsional vibrations or torsional vibrations of the device to be damped. It is true that the entire torsional vibration damper can be designed to (e.g. via a belt) further devices such as an auxiliary device provided for the operation of the internal combustion engine (such as a coolant pump) or like one for the convenience of
  • the flywheel mass of the viscosity damper is not used to transmit forces to the external device.
  • the flywheel can therefore perform its damping function uninhibited.
  • the viscous liquid can, in particular, be a visco-elastic liquid, e.g. B. a silicone oil.
  • the corresponding contact surfaces provided for the application of the elastomeric material are pretreated (degreased, phosphated and / or sandblasted) and the material onto the contact surfaces applied.
  • a high-pressure injection process is particularly suitable for this, in particular injection molding.
  • the material is bonded to the material of the contact surface.
  • the viscous liquid is filled into the gap under pressure via at least one filling opening provided in the secondary mass and the at least one filling opening is sealed.
  • the border area can have separate sub-areas, e.g. B. if the closure part is annular and thus to be sealed at an inner and an outer edge of the opening.
  • the elastomeric material can cover the entire surface area between the separate partial areas.
  • At least one web extending from the inside to the outside is formed on the elastomeric material, viewed in the radial direction, which in each case connects the sealing elastomeric material to one another at the subregions of the boundary region which are separated from one another.
  • the web runs curved from the inside to the outside, approximately curved in the manner of a fan blade, in order to effect forced convection in the surrounding air and thus to effectively dissipate the heat generated during operation of the torsional vibration damper.
  • the curved web or a web that extends in a different manner can extend at least along a partial section of its course
  • the primary mass has at least one cutout which passes through the primary mass and is designed to air from one side of the torsional vibration damper to a second during operation of the torsional vibration damper , opposite in the axial direction To conduct side of the torsional vibration damper, wherein at least a part of the boundary region is on the second side of the torsional vibration damper.
  • a preferred embodiment of a torsional vibration damper has a viscosity damper, the flywheel ring of which is arranged in a housing.
  • the housing has an opening for introducing the flywheel into the housing, the opening being closed by a closure part.
  • a layer of elastomeric material covers the boundary region in which the boundary surface between the edge of the opening and the closure part extends, or at least a partial region of the boundary region, so that the opening closed by the closure part of the housing is liquid-tight against leakage of the viscous liquid from the Housing is sealed.
  • an area of the elastomeric material extends between the housing and an element for transmitting torque. This area preferably completely separates the housing and the element from one another.
  • the elastomeric material is the only mechanical connection between the housing and the element and / or is the area with both the element and the housing (for example by vulcanization on the surface of the housing and on the surface of the element after the introduction of the elastomeric material by injection molding) cohesively connected.
  • the elastomeric material of the area and the elastomeric material of the covering layer are in particular connected to one another in one piece.
  • the covering layer can be configured as described in the previous paragraphs.
  • the elastomeric material separates the element for the transmission of torques from the housing, effective thermal insulation can be achieved between the element and the housing, particularly in the case of hard rubber tuning. Therefore, despite the high temperatures that the viscosity damper can reach during operation, the element is not heated in a manner that significantly reduces the service life of belts interacting with the element (e.g. toothed belts, V-belts or V-ribbed belts). Hard rubber tuning also prevents the elastic deformation of the elastomeric material from generating a significant amount of heat.
  • the torsional vibration damper can be a damper in which a rubber damper and a viscosity damper are connected in series, the rubber damper and then the viscosity damper being provided from the point of view of the device to be damped.
  • the viscosity damper is arranged on the secondary side of the rubber damper.
  • this torsional vibration damper differs fundamentally from the torsional vibration damper described in DE 43 28 596 AI, in which a rubber damper and a pulley clutch are connected in series in such a way that the flywheel ring of the torsional vibration damper is connected to a hub via a rubber track and that the flywheel ring radially follows has an open housing in which the pulley coupled via a viscous liquid is accommodated.
  • the viscous liquid dampens vibrations and filters high-frequency vibrations that can or could be introduced into the belt by the flywheel via the pulley.
  • this serial torsional vibration damper can have the following features: a primary mass designed to fasten the torsional vibration damper to a shaft of the internal combustion engine and a secondary mass connected to the primary mass via a particularly ring-like spring element made of elastomeric material.
  • a housing is formed in the secondary mass, in which an annular tertiary mass extending around the axis of rotation of the torsional vibration damper is arranged, a gap filled with a viscous liquid being formed between an inner wall of the housing and the tertiary mass.
  • the secondary mass runs around the tertiary mass in a closed manner.
  • the torsional vibration damper is designed in such a way that the tertiary mass can oscillate freely during the intended operation of the torsional vibration damper from outside forces acting on the torsional vibration damper (e.g. free of forces acting on the torsional vibration damper via a belt).
  • the vibration is damped by forces exerted by the viscous liquid.
  • bearing forces of a bearing arranged on the secondary mass can act on the tertiary mass.
  • the viscosity damper can dampen torsional vibrations of the internal combustion engine can be matched. It is thus possible, on the one hand, to obtain the advantages of the rubber damper mentioned above and, on the other hand, to provide the high damping effect of a viscosity damper, unhindered by external forces.
  • a torsional vibration damper for example a single primary mass, can have a plurality of secondary masses each connected to the primary mass via a spring element made of elastomeric material. At least one of the majority of the secondary masses can have a housing in which a tertiary mass is arranged in the manner described above.
  • the torsional vibration damper is connected to a crankshaft of an internal combustion engine.
  • the rubber damper is preferably designed such that a natural frequency of the rubber damper is 8 to 12 percent higher, in particular 10 percent higher, than the first (lowest) natural torsional frequency of the crankshaft (including the primary mass of the rubber damper).
  • the sealing elastomeric material is integrally connected to the elastomeric material of the spring element.
  • the spring element can be the spring element of the rubber damper arranged in series with the viscosity damper, or a rubber damper arranged parallel to the viscosity damper.
  • the spring element and the seal made of the sealing elastomeric material can have been produced simultaneously in a common manufacturing process by applying or introducing the elastomeric material and subsequent vulcanization on the primary mass and secondary mass.
  • the spring element of the rubber damper e.g.
  • an approximately radially outwardly extending spring element covers the boundary area in which the interface between the edge of the opening and the closure part extends, or at least one Part of the border area, so that the opening closed by the closure part of the housing is sealed liquid-tight against leakage of the viscous liquid from the housing.
  • an additional elastomeric material for sealing the interface can be dispensed with.
  • this has a coupling made of elastomeric material, the coupling being arranged in such a way that it covers the boundary region or the partial region of the boundary region in a liquid-tight manner.
  • the scope of the invention also includes the use of a torsional vibration damper in one of the embodiments described, the torsional vibration damper being fixed in a rotationally fixed manner on a shaft, in particular a crankshaft or camshaft, of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a cross section through a torsional vibration damper
  • FIG. 2 shows a cross section through a second torsional vibration damper
  • FIG. 3 shows a cross section through a third torsional vibration damper
  • FIG. 4 shows a cross section through a particularly preferred embodiment of a torsional vibration damper
  • FIG. 5 shows a plan view in the axial direction of the torsional vibration damper shown in FIG. 4
  • FIG. 6 shows a cross section through a web made of elastomeric material 7 shows a cross section through a torsional vibration damper in which a viscosity damper and a rubber damper are connected in parallel
  • FIG. 8 shows a cross section through a torsional vibration damper with heat-insulated belt drive element, and a coupling element is covered.
  • the torsional vibration damper shown in FIG. 1 has a hub 1 for fastening the torsional vibration damper to a crankshaft of an internal combustion engine.
  • the hub 1 is e.g. B. made of cast iron and is rotatably attached in the end region of the crankshaft. It forms a primary mass of the torsional vibration damper, which has a much smaller mass moment of inertia than that of crankshafts used in internal combustion engines for passenger cars and which therefore only slightly reduces the first torsional natural frequency of the crankshaft (e.g. by 10 Hz).
  • the hub 1 is connected to a secondary mass 4 via a rubber track 2 extending in the axial direction, for example made of a nitrile or ethylene acrylate mixture.
  • a rubber track 2 extending in the axial direction, for example made of a nitrile or ethylene acrylate mixture.
  • Both the hub 1 and the secondary mass 4 are essentially rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation of the torsional vibration damper shown as a dash-dotted line.
  • the rubber track 2 pressed in between the hub 1 and the secondary mass 4 represents their only connection.
  • the secondary mass 4 is on its radially outwardly facing surface with a
  • Poly-V profile for receiving at least one correspondingly shaped belt for driving auxiliary and / or comfort devices (z. B. coolant pump, alternator and compressor for air conditioning).
  • auxiliary and / or comfort devices z. B. coolant pump, alternator and compressor for air conditioning.
  • the torsional vibration damper can also be used as a separate damper without use as a drive means.
  • the profiled design can therefore be omitted (not only in this embodiment).
  • an annular tertiary mass 5 which is arranged concentrically with the axis of rotation and which, supported by a bearing 3, can rotate relative to the secondary mass 4 about the axis of rotation.
  • a gap 7 extending on all sides of the tertiary mass 5 is filled with a viscous, in particular viscoelastic liquid and thus causes a coupling to the secondary mass 4, which effectively dampens torsional vibrations.
  • the secondary mass 4 has an opening which was closed with a cover 6 after the introduction. To seal against liquid leakage, the cover 6 is welded to the one-piece part of the secondary mass 4 which forms the receiving cavity.
  • Fig. 2 shows an example of a radial geometry, i. H. a rubber track 12 extending in the radial direction, which thus forms a flat ring around the axis of rotation. Of the primary mass 11, only the part adjacent to the rubber track 12 is shown in FIG. 2. The design of the
  • Torsional vibration damper on the secondary side is otherwise the same as that of FIG. 1.
  • the embodiment of a torsional vibration damper shown in FIG. 3 has a rubber track 22 running in the axial direction, which is made in one piece with a layer 15 made of the same material and in the same manufacturing process
  • the layer 15 extends from the rubber track 22 over the entire radial surface side surface 16 of the secondary mass and over part of the surface of the secondary mass pointing outward in the radial direction.
  • FIGS. 4 and 5 A similar embodiment is shown in FIGS. 4 and 5, but with the
  • Cover 6 is not completely covered by the rubber layer. Rather are one A plurality of webs 23, which are curved in a radial direction from the inside to the outside, are formed from the rubber material and connect an inner rubber ring 20 and an outer rubber ring 18 of the rubber layer to one another.
  • the inner rubber ring 20 seals the inner remaining gap between the cover 6 and the rest of the housing, the outer rubber ring 18 the outer. Again, the entire rubber layer is integrally connected to the rubber track.
  • a plurality of continuous recesses 26 is formed in the hub 21, which allow air to pass essentially axially through the hub 21 during operation of the torsional vibration damper and thus promote the removal of heat from the area of the cover.
  • the continuous recesses 26 can (as shown in FIG. 4) run obliquely outwards from one end of the recess to the other end of the recess. Furthermore, it is e.g. B. possible to make the inlet openings of the recesses 26 larger than the outlet openings in order to facilitate entry of the air and / or to accelerate the air passing therethrough.
  • the cross-sectional profile shown in FIG. 6 with a tapering elevation 25 is preferred for the webs 23. Apart from the elevation 25, the thickness of the webs 23 is constant and the same size as the thickness of the rubber layer in other areas, in particular the same size as the thickness of the rubber layer of the inner and outer rubber ring 20, 18.
  • a primary mass 31 is designed to be fixed in a rotationally fixed manner to a shaft of an internal combustion engine, and forms a housing for a flywheel 35, which can carry out rotational movements about the axis of rotation of the torsional vibration damper 30 via a bearing 33.
  • the outer circumference of the housing has a belt holder 39 for receiving a V-ribbed belt.
  • the flywheel 35 was introduced into the housing through an opening (on the left of the primary mass 31 in FIG. 7) and the housing was closed by a closure part 36.
  • a gap 37 lying between the flywheel 35 and an inner wall of the housing is filled with a viscous liquid which flows through a filling hole 38 was introduced into the gap 37. After the infestation, the filling bore 38 was closed.
  • an elastomeric material was introduced between a secondary mass 34 and the closure part 36 and then vulcanized out, so that the one shown in FIG radial (and circumferential) direction extending rubber track 32 is formed.
  • the rubber track 32 completely covers the closure part 36 and the surface areas of the primary mass 31 (of the housing) lying in the region of the edge of the closure part 36. The opening is thus effectively and permanently sealed against leakage of the viscous liquid.
  • the rubber track 32 forms, together with the primary mass 31 and the secondary mass 34, a rubber damper connected in parallel with the viscosity damper.
  • FIG. 8 shows a particularly preferred embodiment of a torsional vibration damper 50, in which the opening for introducing the flywheel ring into the housing is sealed in a liquid-tight manner using elastomeric material.
  • the flywheel is designated by reference number 55, the primary mass by 51, the gap by 57, the bearing by 53 and the closure part by 56.
  • the layer 67 is, in particular, configured in the same way as the layer shown in FIGS. 4 and 5 made of elastomeric material, but the layer 67 does not, however, extend to the surface of the torsional vibration damper 50 that is on the outside in the radial direction.
  • the layer 67 is connected in one piece to a layer 66 made of the elastomeric material 65, which completely covers the outer surface (outer circumference) of the housing lying in the radial direction.
  • a ring 64 for transmitting torque to belts or similar drive means is connected to the layer 66.
  • the ring 64 has one Belt holder 59 and is made of steel, aluminum or plastic, for example.
  • the elastomeric material 65 is hard-tuned. Nevertheless, the layer 66, together with the primary mass 51 and the ring 64, functions as a rubber damper.
  • Viscosity damper is shown in Fig. 9, wherein a primary mass 71 forms a housing for receiving a flywheel 75, which is rotatably supported by a bearing 73. A gap 77 between the flywheel 75 and an inner surface of the housing is filled with a viscous liquid. The opening through which the flywheel ring 75 was introduced into the housing is closed by pressing in a closure part 76.
  • the outer surface of the closure part 76 and the adjacent areas of the surface of the primary mass 71 are covered by a coupling 81 made of elastomeric material, so that the opening is sealed against leakage of the viscous liquid.
  • a ring-like driver 82 is connected to the clutch 81 on a side of the clutch 81 opposite the closure part 76.
  • the driver 82 is in turn connected to an annular element 84 for transmitting torque at an end lying in the radial direction.
  • the ring-shaped element 84 has two belt receptacles 79, each for receiving a V-ribbed belt, and is made of steel, aluminum or plastic, for example.
  • the ring-shaped element 84 is mounted on the primary mass 71 via a slide bearing 83 on the outer circumference of the housing or the primary mass 71.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer zur Dämpfung von Drehschwingungen eines Verbrennungsmotors mit einer zum Befestigen des Drehschwingungsdämpfers an einer Welle des Verbrennungsmotors ausgestalteten Primärmasse (1), wobei die Primärmasse (1) mit einem Gehäuse verbunden ist oder ein Gehäuse bildet, wobei in dem Gehäuse eine ringförmige, sich um die Drehachse des Drehschwingungsdämpfers herum erstreckende Schwungmasse (5) angeordnet ist, wobei zwischen einer Innenwand des Gehäuses und der Schwungmasse (5) ein mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllter Spalt (7) ausgebildet ist, wobei das Gehaüse, in dem die Schwungmasse (5) angeordnet ist, eine mit einem Verschlussteil (6) des Gehäuses geschlossene Öffnung aufweist, wobei eine zwischen dem Verschlussteil (6) und einem Rand der geschlossenen Öffnung verlaufende Grenzfläche sich in einem Grenzbereich der Oberfläche des Gehäuses erstreckt. Der Grenzbereich ist mit einem elastomeren Material flüssigkeitsdicht gegen ein Austreten der viskosen Flüssigkeit aus dem Gehäuse abgedichtet.

Description

Drehschwingungsdämpfer
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsd'ämpfer zur Dämpfung von Drehschwingungen beziehungsweise Torsionsschwingungen eines Verbrennungsmotors, insbesondere Drehschwingungen einer Kurbelwelle oder Nockenwelle des Verbrennungsmotors.
Beispielsweise aus der DE 43 28 596 AI ist ein sogenannter Gummi- Drehschwingungsdämpfer mit einer drehstarr mit dem zu dämpfenden System (z.B. Kurbelwelle, Nockenwelle) verbundenen Primärmasse (Nabe) und einer mittels eines Gummifederelements elastisch mit der Primärmasse verbundenen Sekundärmasse (Schwungring, seismische Masse) bekannt. Unter „Gummi" wird in der vorliegenden Beschreibung jegliches elastomere Material verstanden, unabhängig davon, ob es aus natürlichen Stoffen wie z. B. Naturkautschuk gewonnen und/oder aus Kunststoff hergestellt wurde.
Bei Gummidämpfern kami die Sekundärseite den Schwingungen der Primärseite aufgrund der elastischen Ankopplung nur verzögert folgen, so dass das Gummifederelement deformiert wird. Durch die Materialdämpfung (Hysteresedämpfurig) des Gummiwerkstoffes wird dabei der Schwingung Energie entzogen, d.h. die Schwingung wird gedämpft.
Neben dieser Dämpfungs Wirkung besitzt der Gummidämpfer den systembedingten Vorteil der Schwingungstilgung, da mit der Steifigkeit der Gummifeder und dem Massenträgheitsmoment der Sekundärseite eine Eigenfrequenz des Gummidämpfers definiert ist, die auf die Eigenfrequenz des zu dämpfenden Systems abgestimmt werden kann. Durch Parallelschaltung von zumindest zwei Sekundärmassen, die jeweils über eine Gummispur mit der Primärmasse verbunden sind (Zweimassendämpfer), besteht zudem die Möglichkeit, den Schwingungsdämpfer auf mehrere Eigenfrequenzen abzustimmen.
Durch Verwendung bestimmter Ausführungsformen von Gummispuren ist es auch möglich, gleichzeitig Drehschwingungen und Transversalschwingungen (Axial- und/oder Biegeschwingungen) zu dämpfen, da die seismische Masse nicht nur ein Massenträgheitsmoment sondern auch eine träge Masse und die Gummifeder nicht nur eine Drehsteifigkeit sondern auch lineare Steifigkeiten aufweist.
Ein wesentlicher Vorteil des Gummidämpfers besteht darin, dass das Massenträgheitsmoment der Primärseite gegenüber dem Massenträgheitsmoment der Sekundärseite sehr klein ausgestaltet werden kann. Somit verringert die Primärmasse des Gummidämpfers die erste Torsionseigenfrequenz der zu dämpfenden drehbeweglichen Einrichtung nur geringfügig (bei einem Ausführungsbeispiel des
Gummidämpfers, das an einer Kurbelwelle eines VIO-Dieselmotors befestigt ist, z. B. nur um ca. 10 Hz), d.h. die Eigenfrequenz des Systems aus der Einrichtung und der drehstarr damit verbundenen Primärmasse liegt nur wenig unter der Eigenfrequenz der Einrichtung ohne die Primärmasse. Daher kann in vielen Fällen die Anregung gefährlicher Resonanzschwingungen niedriger Ordnungen (Oberschwingungen) vermieden werden, weil die entsprechenden kritischen Drehzahlen des Verbrennungsmotors oberhalb der Maximaldrehzahl liegen.
Ein Hauptnachteil des Gummidämpfers ist die geringe Dämpfungswirkung. Ein weiterer Nachteil ist der auf Grund der hohen mechanischen und damit thermischen
Belastung der Gummifeder begrenzte Anwendungsbereich.
Eine Alternative zum Gummidämpfer bildet der sogenannte Viskositätsdämpfer (wie z. B. in der DE 102 01 184 AI beschrieben), bei dem die Sekundärmasse (Schwungmasse) in einem Gehäuse der Primärmasse frei drehbar gelagert ist. Ein Spalt zwischen dem
Gehäuse und der Schwungmasse ist mit einer hochviskosen Flüssigkeit gefüllt (z.B. Silikonöl). Dadurch erhält der Viskositätsdämpfer eine hohe Dämpfungswirkung, die einen Einsatz selbst an Großmotoren ermöglicht. Das Verhältnis von Sekundär- und Primärträgheitsmoment ist aber ungünstig, da die Primärmasse ein die Schwungmasse vollständig einschließendes Gehäuse aufweist, um einen abgeschlossenen Scherspalt zu bilden.
Eine Ausführungsform eines Viskositätsdämpfers weist eine Öffnung auf, durch die hindurch die Schwungmasse in das Gehäuse eingebracht wird. Mit einem Verschlussteil wird die Öffnung verschlossen. Um die Fugen zwischen dem Verschlussteil und dem Gehäuse gegen ein Austreten der viskosen Flüssigkeit abzudichten, wird das Verschlussteil mit dem Rest des Gehäuses verschweißt.
Der Gehäusewerkstoff muss daher schweißbar sein. In vielen Fällen steht dies im Widerspruch zu anderen Anforderungen an die Eigenschaften des Gehäuses, insbesondere geringe Werkstoff- und/oder Herstellungskosten, Festigkeit des Gehäuses und/oder Härte des Gehäuses an Befestigungsstellen. Außerdem kann bei einer Schweißnaht nicht grundsätzlich ausgeschlossen werden, dass es durch den Motorbetrieb zu einer Leckage kommt, die im ungünstigsten Fall zu einem Ausfall des Dämpfers oder sogar des Motors führt. Daher sind strenge Qualitätskontrollen erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Viskositätsdämpfer anzugeben, bei dem ein oder mehrere der genannten Nachteile vermieden werden.
Es wird ein Drehschwingungsdämpfer zur Dämpfung von Drehschwingungen eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, der eine zum Befestigen des
Drehschwmgungsdämpfers an einer Welle des Verbrennungsmotors ausgestaltete Primärmasse aufweist, die mit einem Gehäuse verbunden ist oder ein Gehäuse bildet. In dem Gehäuse ist eine ringförmige, sich um die Drehachse des Drehschwingungsdämpfers herum erstreckende Schwungmasse angeordnet, wobei zwischen einer Innenwand des Gehäuses und der Schwungmasse ein mit einer viskosen
Flüssigkeit gefüllter Spalt ausgebildet ist, wobei das Gehäuse, in dem die Schwungmasse angeordnet ist, eine mit einem Verschlussteil des Gehäuses geschlossene Öffnung aufweist, wobei eine zwischen dem Verschlussteil und einem Rand der geschlossenen Öffnung verlaufende Grenzfläche sich in einem Grenzbereich der Oberfläche des Gehäuses erstreckt und wobei der Grenzbereich mit einem elastomeren Material flüssigkeitsdicht gegen ein Austreten der viskosen Flüssigkeit aus dem Gehäuse abgedichtet ist. Der Grenzbereich kann insbesondere mit dem elastomeren Material abgedeckt sein.
Eine derartige Abdichtung ermöglicht es, in dem abgedichteten Bereich auf ein aufwändiges Verschweißen des Verschlussteils mit dem Rand der Öffnung zu verzichten. Insbesondere wenn das abdichtende elastomere Material den Grenzbereich und damit die Grenzfläche vollständig abdeckt oder, anders ausgedrückt, die Grenzfläche vollständig durch das elastomere Material abgedichtet ist, kann auf das Verschweißen vollständig verzichtet werden. Dies ermöglicht es, auch nicht schweißbare Materialien für das Gehäuse der Sekundärmasse zu verwenden, die unter Umständen kostengünstiger sind und/oder bessere Eigenschaften für die geplante
Verwendung aufweisen. Beispielsweise kann die Sekundärmasse vollständig aus einem Stahl hergestellt sein, z. B. kostengünstiger Bau- oder Automatenstahl bzw. umformtechnisch bearbeitbarer Kalt- oder Warmbandstahl. Insbesondere erstreckt sich eine Schicht des elastomeren Materials an der Oberfläche der Sekundärmasse anliegend über den Grenzbereich hinweg.
Der Viskositätsdämpfer ist zur Dämpfung von Drehschwingungen bzw. Torsionsschwingungen der zu dämpfenden Einrichtung ausgestaltet. Zwar kann der gesamte Drehschwingungsdämpfer dazu ausgestaltet sein, (z. B. über einen Riemen) weitere Einrichtungen wie eine für den Betrieb des Verbrennungsmotors vorgesehene Hilfseinrichtung (etwa Kühlflüssigkeitspumpe) oder wie eine für den Komfort von
Nutzern eines von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeuges vorgesehene Hilfseinrichtung anzutreiben. Dabei wird jedoch die Schwungmasse des Viskositätsdämpfers nicht für die Übertragung von Kräften auf die externe Einrichtung verwendet. Die Schwungmasse kann daher ungehemmt ihre Dämpfungsfunlction ausüben.
Bei der viskosen Flüssigkeit kann es sich, insbesondere um eine visko elastische Flüssigkeit handeln, z. B. um ein Silikonöl.
Beispielsweise werden nach dem Einpressen des Verschlussteils die entsprechenden für das Aufbringen des elastomeren Materials vorgesehenen Kontaktflächen vorbehandelt (entfettet, phosphatiert und/oder sandgestrahlt) und das Material auf die Kontaktflächen aufgebracht. Gut geeignet ist hierfür ein Hochdruck-Spritzverfahren, insbesondere Spritzgussverfahren (Injection Moulding). Durch das nachfolgende Vulkanisieren wird das Material stoffschlüssig mit dem Material der Kontaktfläche verbunden. Nach dem Vulkanisieren werden die viskose Flüssigkeit "über zumindest eine in der Sekundärmasse vorgesehene FüUöffhung unter Druck in den Spalt eingefüllt und die zumindest eine Füllöffnung dicht verschlossen.
Der Grenzbereich kann voneinander getrennte Teilbereiche aufweisen, z. B. wenn das Verschlussteil ringförmig ausgestaltet ist und somit an einem inneren und einem äußeren Rand der Öffnung abzudichten ist. abei kann das elastomere Material den Oberflächenbereich zwischen den getrennten Teilbereichen vollflächig abdecken.
Bevorzugt wird jedoch, dass in diesem Fall ans dem elastomeren Material, betrachtet in radialer Richtung, zumindest ein von innen nach außen verlaufender Steg gebildet ist, der jeweils das abdichtende elastomere Material an den voneinander getrennten Teilbereichen des Grenzbereichs miteinander verbindet. Dies hat den Vorteil, dass ein Wärmeübergang von dem Gehäuse auf die umgebende Luft nicht behindert wird.
Insbesondere verläuft der Steg gel<xümmt von innen nach außen, etwa gekrümmt in der Art eines Ventilatorblattes, um in der umgebenden Luft eine Zwangskonvektion zu bewirken und somit die während des Betriebes des Drehschwingungsdämpfers erzeugte Wärme wirksam abzuführen. Zur Verstärkung dieses Effektes kann der gekrümmte oder auch anders verlaufende Steg zumindest entlang einem Teilabschnitt seines Verlaufs aus
Sicht der Oberfläche der Sekundärmasse über die Oberfläche des abdichtenden elastomeren Materials an zumindest einem der voneinander getrennten Teilbereiche des Grenzbereichs hinausragen, insbesondere eine größere Schichtdicke aufweisen als das abdichtende elastomere Material an zumindest einem der voneinander getrennten Teilbereiche des Grenzbereichs.
Insbesondere wenn die Abführung der erwärmten Luft aus dem Grenzbereich erschwert ist, kann die folgende Ausgestaltung gewählt werden: Die Primärmasse weist zumindest eine durch die Primärmasse hindurchgehende Aussparung auf, die ausgestaltet ist, während des Betriebes des Drehschwingungsdämpfers Luft von einer Seite des Drehschwingungsdämpfers zu einer zweiten, in axialer Richtung gegenüberliegenden Seite des Drehschwingungsdämpfers zu leiten, wobei zumindest ein Teil des Grenzbereichs an der zweiten Seite des Drehschwingungsdämpfers liegt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung eines Drehschwingungsdämpfers weist einen Viskositätsdämpfer auf, dessen Schwungring in einem Gehäuse angeordnet ist. Das Gehäuse weist eine Öffnung zum Einbringen des Schwungringes in das Gehäuse auf, wobei die Öffnung durch ein Verschlussteil verschlossen ist. Eine Schicht aus elastomerem Material deckt den Grenzbereich, in dem sich die Grenzfläche zwischen dem Rand der Öffnung und dem Verschlussteil erstreckt, oder zumindest einen Teilbereich des Grenzbereichs ab, sodass die durch das Verschlussteil des Gehäuses geschlossene Öffnung flüssigkeitsdicht gegen ein Austreten der viskosen Flüssigkeit aus dem Gehäuse abgedichtet ist. Weiterhin erstreckt sich zwischen dem Gehäuse und einem Element zur Übertragung von Drehmomenten ein Bereich des elastomeren Materials. Vorzugsweise trennt dieser Bereich das Gehäuse und das Element vollständig voneinander. Z. B. stellt das elastomere Material die einzige mechanische Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Element dar und/oder ist der Bereich sowohl mit dem Element als auch mit dem Gehäuse (etwa durch Vulkanisation an der Oberfläche des Gehäuses und an der Oberfläche des Elements nach dem Einbringen des elastomeren Materials im Spritzgußverfahren) stoffschlüssig verbunden. Das elastomere Material des Bereichs und das elastomere Material der abdeckenden Schicht sind insbesondere einstückig miteinander verbunden. Die abdeckende Schicht kann wie in den vorangegangenen Absätzen beschrieben ausgestaltet sein.
Dadurch dass das elastomere Material das Element zur Übertragung von Drehmomenten von dem Gehäuse trennt, kann insbesondere bei harter Gummiabstimmung eine wirksame Wärmeisolation zwischen dem Element und dem Gehäuse erreicht werden. Daher wird das Element trotz der hohen Temperaturen, die der Viskositätsdämpfer während des Betriebes erreichen kann, nicht in einer Weise erwärmt, die die Lebensdauer von mit dem Element zusammenwirkenden Riemen (z. B. Zahnriemen, Keilriemen oder Keilrippenriemen) wesentlich herabsetzt. Bei harter Gummiabstimmung wird außerdem verhindert, dass durch elastische Verformung des elastomeren Materials in erheblichem Umfang Wärme erzeugt wird. Der Drehschwingungsdämpfer kann ein Dämpfer sein, bei dem ein Gummidämpfer und ein Viskositätsdämpfer in Reihe geschaltet sind, wobei aus Sicht der zu dämpfenden Einrichtung zunächst der Gummidämpfer und dann der Viskositätsdämpfer vorgesehen ist. Mit anderen Worten: Der Viskositätsdämpfer ist auf der Sekundärseite des Gummidämpfers angeordnet.
Somit unterscheidet sich dieser Drehschwingungsdämpfer grundsätzlich von dem in der DE 43 28 596 AI beschriebenen Drehschwingungsdämpfer, bei dem ein Gummidämpfer und eine Riemenscheibenkupplung derart hintereinander geschaltet sind, dass der Schwungring des Drehschwingungsdämpfers über eine Gummispur mit einer Nabe verbunden ist und dass der Schwungring ein radial nach außen offenes Gehäuse aufweist, in dem die über eine viskose Flüssigkeit angekoppelte Riemenscheibe aufgenommen ist. Die viskose Flüssigkeit bewirkt eine Dämpfung von Schwingungen und eine Filterung von hochfrequenten Schwingungen, die von dem Schwungring über die Riemenscheibe in den Riemen eingeleitet werden bzw. werden könnten.
Insbesondere kann dieser serielle Drehschwingungsdämpfer folgende Merkmale aufweisen: eine zum Befestigen des Drehschwingungsdämpfers an einer Welle des Verbrennungsmotors ausgestaltete Primärmasse und eine über ein insbesondere ringartiges Federelement aus elastomerem Material mit der Primärmasse verbundene Sekundärmasse. In der Sekundärmasse ist ein Gehäuse ausgebildet, in dem eine ringförmige, sich um die Drehachse des Drehschwingungsdämpfers herum erstreckende Tertiärmasse angeordnet ist, wobei zwischen einer Innenwand des Gehäuses und der Tertiärmasse ein mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllter Spalt ausgebildet ist. Betrachtet in einer quer (insbesondere senkrecht) zu der Drehachse verlaufenden Querschnittsebene umläuft die Sekundärmasse die Tertiärmasse in sich geschlossen.
Der Drehschwingungsdämpfer ist derart ausgestaltet, dass die Tertiärmasse während des bestimmungsgemäßen Betriebes des Drehschwingungsdämpfers frei von außen an dem Drehschwingungsdämpfer angreifenden Kräften (z. B. frei von über einen Riemen auf den Drehschwingungsdämpfer einwirkenden Kräften) schwingen kann. Die Schwingung ist durch von der viskosen Flüssigkeit ausgeübte Kräfte gedämpft. Weiterhin können Lagerkräfte eines an der Sekundärmasse angeordneten Lagers auf die Tertiärmasse einwirken.
Dadurch dass die Tertiärmasse, betrachtet in der quer zu der Drehachse verlaufenden Querschnittsebene, in sich geschlossen umläuft bzw. dadurch, dass die Tertiärmasse während des bestimmungsgemäßen Betriebes des Drehschwingungsdämpfers frei von außen an dem Drehschwingungsdämpfer angreifenden Kräfte schwingt, kann der Viskositätsdämpfer auf die Dämpfung von Drehschwingungen des Verbrennungsmotors abgestimmt werden. Somit ist es möglich, einerseits die oben genannten Vorteile des Gummidämpfers zu erhalten und andererseits, ungehindert durch äußere Kräfte, die hohe Dämpfungswirkung eines Viskositätsdämpfers bereitzustellen.
Die Ausgestaltung ist aber nicht auf Schwingungsdämpfer mit einer Sekundärmasse beschränkt. Vielmehr kann ein Drehschwingungsdämpfer beispielsweise eine einzige Primärmasse eine Mehrzahl jeweils über ein Federelement aus elastomerem Material mit der Primärmasse verbundener Sekundärmassen aufweisen. Von der Mehrzahl der Sekundärmassen kann zumindest eine ein Gehäuse aufweisen, in dem in der oben beschriebenen Weise eine Tertiärmasse angeordnet ist.
Bei einer konkreten Anordnung, ist der Drehschwingungsdämpfer mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden. Vorzugsweise ist der Gummidämpfer dabei so ausgelegt, dass eine Eigenfrequenz des Gummidämpfers 8 bis 12 Prozent größer, insbesondere 10 Prozent größer, als die erste (niedrigste) Torsions- Eigenfrequenz der Kurbelwelle (inklusive Primärmasse des Gummidämpfers) ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung eines Drehschwingungsdämpfers mit Gummidämpfer ist das abdichtende elastomere Material einstückig mit dem elastomeren Material des Federelements verbunden. Das Federelement kann das Federelement des in Reihe zu dem Viskositätsdämpfer angeordneten Gummidämpfers, oder eines parallel zu dem Viskositätsdämpfer angeordneten Gummidämpfers sein. In diesem Fall können das Federelement und die aus dem abdichtenden elastomeren Material gefertigte Abdichtung gleichzeitig in einem gemeinsamen Herstellungsprozess durch Aufbringen bzw. Einbringen des elastomeren Materials und nachfolgendes Vulkanisieren an der Primärmasse und Sekundärmasse hergestellt worden sein. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Parallelschaltung von Viskositätsdämpfer und Gummidämpfer deckt das Federelement des Gummidämpfers (z. B. ein sich etwa radial nach außen erstreckendes Federelement) den Grenzbereich, in dem sich die Grenzfläche zwischen dem Rand der Öffnung und dem Verschlussteil erstreckt, oder zumindest einen Teilbereich des Grenzbereichs ab, sodass die durch das Verschlussteil des Gehäuses geschlossene Öffnung flüssigkeitsdicht gegen ein Austreten der viskosen Flüssigkeit aus dem Gehäuse abgedichtet ist. Auf ein zusätzliches elastomeres Material zur Abdichtung der Grenzfläche kann in diesem Fall verzichtet werden.
Bei einer anderen Ausfuhrungsform eines Drehschwingungsdämpfers weist dieser eine Kupplung aus elastomerem Material auf, wobei die Kupplung derart angeordnet ist, dass sie den Grenzbereich oder den Teilbereich des Grenzbereichs flüssigkeitsdicht abdeckt.
Zum Umfang der Erfindung gehört auch die Verwendung eines Drehschwingungsdämpfers in einer der beschriebenen Ausgestaltungen, wobei der Drehschwingungsdämpfer drehfest auf einer Welle, insbesondere einer Kurbelwelle oder Nockenwelle, des Verbrennungsmotors befestigt ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren schematisch dargestellt sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder fuπlctionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 einen zur Hälfte dargestellten Querschnitt durch einen Drehschwingungsdämpfer, Fig. 2 einen Querschnitt durch einen zweiten Drehschwingungsdämpfer, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen dritten Drehschwingungsdämpfer,
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Drehschwingungsdämpfers, Fig. 5 eine Draufsicht in axialer Richtung auf den in Fig. 4 dargestellten Drehschwingungsdämpfer, Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Steg aus elastomerem Material Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Drehschwingungsdämpfer, bei dem ein Viskositätsdämpfer und ein Gummidämpfer parallel geschaltet sind, Fig. 8. einen Querschnitt durch einen Drehschwingungsdämpfer mit wärmeisoliertem Riemenantriebselement und Fig. 9. einen Querschnitt durch einen Drehschwingungsdämpfer, bei dem ein Verschlussteil des Viskositätsdämpfers durch ein Kupplungselement abgedeckt ist.
Der in Fig. 1 dargestellte Drehschwingungsdämpfer weist eine Nabe 1 zum Befestigen des Drehschwingungsdämpfers an einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors auf. Die Nabe 1 ist z. B. aus Gusseisen gefertigt und wird im Endbereich der Kurbelwelle drehfest angebracht. Sie bildet eine Primärmasse des Drehschwingungsdämpfers, die ein wesentlich kleineres Massenträgheitsmoment aufweist als von in Verbrennungsmotoren für Personenkraftwagen eingesetzten Kurbelwellen und die die erste Torsions-Eigenfrequenz der Kurbelwelle daher nur geringfügig erniedrigt (z. B. um 10 Hz).
Über eine sich in axialer Richtung erstreckende Gummispur 2, beispielsweise aus einer Nitril- oder Ethylenacrylat-Mischung ist die Nabe 1 mit einer Sekundärmasse 4 verbunden. Dies gilt auch für erfindungsgemäße Ausführungsformen eines Drehschwingungsdämpfers. Es kommen jedoch auch andere, aus dem Stand der Technik bekannte elastomere Materialien in Frage. Sowohl die Nabe 1 als auch die Sekundärmasse 4 sind im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich der als strichpunktierte Linie dargestellten Drehachse des Drehschwingungsdämpfers ausgestaltet. Die zwischen der Nabe 1 und der Sekundärmasse 4 eingepresste Gummispur 2 stellt deren einzige Verbindung dar.
Die Sekundärmasse 4 ist an ihrer radial nach außen weisenden Oberfläche mit einem
Poly-V-Profil zur Aufnahme zumindest eines entsprechend geformten Riemens zum Antreiben von Hilfs- und/oder Komforteinrichtungen (z. B. Kühlflüssigkeitspumpe, Lichtmaschine und Kompressor für Klimaanlage) versehen. Der Drehschwingungsdämpfer kann jedoch auch als separater Dämpfer, ohne Einsatz als Antriebsmittel verwendet werden. Die profilierte Gestaltung kann daher (nicht nur bei dieser Ausführungsform) entfallen. Von der Sekundärmasse allseitig und flüssigkeitsdicht eingeschlossen ist eine ringförmige, konzentrisch zu der Drehachse angeordnete Tertiärmasse 5, die sich, gelagert von einem Lager 3, relativ gegen die Sekundärmasse 4 um die Drehachse drehen kann. Dabei ist ein sich an allen Seiten der Tertiärmasse 5 erstreckender Spalt 7 mit einer viskosen, insbesondere viskoelastischen Flüssigkeit gefüllt und bewirkt somit eine Kopplung zu der Sekundärmasse 4, die Drehschwingungen wirksam dämpft. Um die Tertiärmasse 5 in den durch die Sekundärmasse 4 gebildeten Aufnahme-Hohlraum einbringen zu können, weist die Sekundärmasse 4 eine Öffnung auf, die nach dem Einbringen mit einem Deckel 6 verschlossen wurde. Zur Abdichtung gegen Flüssigkeitsaustritt ist der Deckel 6 mit dem einstückigen, den Aufnahme-Hohlraum bildenden Teil der Sekundärmasse 4 verschweißt.
Das Prinzip der Reihenschaltung eines Gummidämpfers und eines Viskositätsdämpfers (Reihenschaltung der Kette Primärmasse-Sekundärmasse-Tertiärmasse, wobei die Tertiärmasse nicht für die Kraftübertragung auf externe Bauteile wie Riemen verwendet wird) ist nicht auf die in Fig. 1 gezeigte Gummispur-Geometrie beschränkt. Vielmehr können sämtliche an sich bekannten Geometrien vorkommen, etwa konische, radiale und gemischte Geometrien. Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine radiale Geometrie, d. h. eine sich in radialer Richtung erstreckende Gummispur 12, die somit einen flachen Ring um die Drehachse bildet. Von der Primärmasse 11 ist in Fig. 2 nur der an die Gummispur 12 angrenzende Teil dargestellt. Die Gestaltung des
Drehschwingungsdämpfers auf der Sekundärseite gleicht ansonsten derjenigen von Fig. 1.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform eines Drehschwingungsdämpfers weist eine in axialer Richtung verlaufende Gummispur 22 auf, die einstückig mit einer aus dem selben Material und in dem selben Herstellungsprozess hergestellten Schicht 15 zur
Abdichtung des Gehäuses gegen Flüssigkeitsaustritt verbunden ist. Dabei erstreckt sich die Schicht 15 von der Gummispur 22 über die gesamte, in radialer Richtung verlaufende Seiten-Oberfläche 16 der Sekundärmasse und über einen Teil der in radialer Richtung nach außen weisenden Oberfläche der Sekundärmasse.
Eine ähnliche Ausführungsform ist in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt, wobei jedoch der
Deckel 6 nicht vollständig von der Gummischicht abgedeckt ist. Vielmehr sind eine Mehrzahl gelcrümmt in radialer Richtung von innen nach außen verlaufender Stege 23 aus dem Gummimaterial gebildet, die einen inneren Gummiring 20 und einen äußeren Gummiring 18 der Gummischicht miteinander verbinden. Der innere Gummiring 20 dichtet den inneren verbleibenden Spalt zwischen dem Deckel 6 und dem Rest des Gehäuses ab, der äußere Gummiring 18 den äußeren. Wiederum ist die gesamte Gummischicht einstückig mit der Gummispur verbunden.
In der Nabe 21 ist eine Mehrzahl von durchgehenden Aussparungen 26 ausgebildet, die während des Betriebes des Drehschwingungsdämpfers Luft im wesentlichen in axialer Richtung durch die Nabe 21 hindurch passieren lassen und somit den Abtransport von Wärme aus dem Bereich des Deckels fördern. Die durchgehenden Aussparungen 26 können (wie in Fig. 4 dargestellt) von dem einen Aussparungsende schräg nach außen zu dem anderen Aussparungsende verlaufen. Weiterhin ist es z. B. möglich, die Eintrittsöffhungen der Aussparungen 26 größer als die Austrittsöffhungen zu gestalten, um ein Eintreten der Luft zu erleichtem und/oder eine Beschleunigung der hindurchtretenden Luft zu bewirken.
Das in Fig. 6 dargestellte Querschnittsprofil mit einer spitz zulaufenden Erhebung 25 wird für die Stege 23 bevorzugt. Dabei ist die Dicke der Stege 23 abgesehen von der Erhebung 25 konstant und gleich groß wie die Dicke der Gummischicht in anderen Bereichen, insbesondere gleich groß wie die Dicke der Gummischicht des inneren und äußeren Gummiringes 20, 18.
Fig. 7 zeigt einen Drehschwingungsdämpfer 30. Eine Primärmasse 31 ist dazu ausgestaltet, an einer Welle eines Verbrennungsmotors drehfest befestigt zu werden, und bildet ein Gehäuse für einen Schwungring 35, der gelagert über ein Lager 33 Drehbewegungen um die Drehachse des Drehschwingungsdämpfers 30 ausführen kann. An seinem. Außenumfang weist das Gehäuse eine Riemenaufhahme 39 zur Aufnahme eines Keilrippenriemens auf.
Der Schwungring 35 wurde durch eine Öffnung (in Fig. 7 links an der Primäfmasse 31) in das Gehäuse eingebracht und das Gehäuse wurde durch ein Verschlussteil 36 verschlossen. Ein zwischen dem Schwungring 35 und einer Gehäuseinnenwand liegender Spalt 37 ist mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt, die über eine Füllbohrung 38 in den Spalt 37 eingebracht wurde. Nach dem Befallen wurde die Füllbohrung 38 verschlossen.
Nach dem Einbringen des Schwungringes 35 in das Gehäuse, jedoch noch vor dem Befallen des Spaltes 37 mit der viskosen Flüssigkeit, wurde zwischen einer Sekundärmasse 34 und dem Verschlussteil 36 ein elastomeres Material eingebracht und anschließend ausvulkanisiert, sodass die in Fig. 7 dargestellte im wesentlichen in radialer (und in Umfangsrichtung) Richtung verlaufende Gummispur 32 gebildet ist. Die Gummispur 32 deckt das Verschlussteil 36 μnd die im Bereich des Randes des Verschlussteils 36 liegenden Oberflächenbereiche der Primärmasse 31 (des Gehäuses) vollflächig ab. Somit ist die Öffnung wirksam und dauerhaft gegen ein Austreten der viskosen Flüssigkeit abgedichtet. Die Gummispur 32 bildet zusammen mit der Primärmasse 31 und der Sekundärmasse 34 einen parallel zu dem Viskositätsdämpfer geschalteten Gummidämpfer.
Fig. 8. zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Drehschwingungsdämpfers 50, bei dem unter Verwendung von elastomerem Material die Öffnung zum Einbringen des Schwungringes in das Gehäuse flüssigkeitsdicht abgedichtet ist. Der Schwungring ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit dem Bezugszeichen 55 bezeichnet, die Primärmasse mit 51, der Spalt mit 57, das Lager mit 53 und das Verschlussteil mit 56.
Eine sich in radialer Richtung erstreckende Schicht 67 aus elastomerem Material 65 dichtet die Öffnung im Bereich des Randes des Verschlussteils bzw. im Bereich des Randes der Öffnung flüssigkeitsdicht ab. Die Schicht 67 ist insbesondere genauso wie die in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellte Schicht aus elastomerem Material ausgestaltet, wobei sich die Schicht 67 jedoch nicht bis zu der in radialer Richtung außen liegenden Oberfläcb e des Drehschwingungsdämpfers 50 erstreckt.
Die Schicht 67 ist einstückig mit einer Schicht 66 aus dem elastomeren Material 65 verbunden, die die in radialer Richtung außen liegende Oberfläche (Außenumfang) des Gehäuses vollständig abdeckt. Wiederum in radialer Richtung außen an die Schicht 66 angrenzend ist ein Ring 64 zur Übertragung von Drehmomenten auf Riemen oder dergleichen Antriebsmittel mit der Schicht 66 verbunden. Der Ring 64 weist eine Riemenaufhahme 59 auf und ist beispielsweise aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff gefertigt.
Das elastomere Material 65 ist hart abgestimmt. Dennoch übt die Schicht 66 gemeinsam mit der Primärmasse 51 und dem Ring 64 die Funktion eines Gummidämpfers aus.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Drehschwingungsdämpfers 70 mit einem
Viskositätsdämpfer ist in Fig. 9 dargestellt, wobei eine Primärmasse 71 ein Gehäuse zur Aufnahme eines Schwungringes 75 bildet, der über ein Lager 73 drehbar gelagert ist. Ein Spalt 77 zwischen dem Schwungring 75 und einer Innenoberfläche des Gehäuses ist mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt. Die Öffnung, über die der Schwungring 75 in das Gehäuse eingebracht wurde, ist durch Einpressen eines Verschlussteils 76 verschlossen.
Die Außenoberfläche des Verschlussteils 76 und die benachbarten Bereiche der Oberfläche der Primärmasse 71 sind durch eine Kupplung 81 aus elastomerem Material abgedeckt, sodass die Öffnung gegen ein Austreten der viskosen Flüssigkeit abgedichtet ist. Auf einer dem Verschlussteil 76 gegenüberliegenden Seite der Kupplung 81 ist ein ringartiger Mitnehmer 82 mit der Kupplung 81 verbunden. Der Mitnehmer 82 wiederum ist an einem in radialer Richtung außen liegenden Ende mit einem ringförmigen Element 84 zur Übertragung von Drehmomenten verbunden. Das ringförmige Element 84 weist zwei Riemenaufhahmen 79, jeweils zur Aufnahme eines Keilrippenriemens, auf und ist beispielsweise aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff gefertigt. Über ein Gleitlager 83 am Außenumfang des Gehäuses bzw. der Primärmasse 71 ist das ringförmige Element 84 an der Primärmasse 71 gelagert.

Claims

Patentansprüche
1. Drehschwingungsdämpfer zur Dämpfung von Drehschwingungen eines Verbrennungsmotors, mit einer zum Befestigen des Drehschwingungsdämpfers an einer Welle des Verbrennungsmotors ausgestalteten Primärmasse (1; 21), wobei die Primärmasse (1; 21) mit einem Gehäuse verbunden ist oder ein Gehäuse bildet, wobei in dem Gehäuse eine ringförmige, sich um die Drehachse des Drehschwingungsdämpfers herum erstreckende Schwungmasse (5) angeordnet ist, wobei zwischen einer Innenwand des Gehäuses und der Schwungmasse (5) ein mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllter Spalt (7) ausgebildet ist, wobei das Gehäuse, in dem die Schwungmasse (5) angeordnet ist, eine mit einem Verschlussteil (6) des Gehäuses geschlossene Öffnung aufweist, wobei eine zwischen dem Verschlussteil (6) und einem Rand der geschlossenen Öffnung verlaufende Grenzfläche sich in einem Grenzbereich der Oberfläche des Gehäuses erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzbereich mit einem elastomeren Material flüssigkeitsdicht gegen ein Austreten der viskosen Flüssigkeit aus dem Gehäuse abgedichtet ist.
2. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, wobei der Grenzbereich mit dem elastomeren Material abgedeckt ist.
3. Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich eine Schicht des elastomeren Materials an der Oberfläche des Gehäuses (4) anliegend über den Grenzbereich hinweg erstreckt.
4. Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Sekundärmasse (4) über ein Federelement (22) aus elastomerem Material mit der Primärmasse (1; 21) verbunden ist und wobei die Sekundärmasse (4) das Gehäuse aufweist.
5. Drehschwingungsdämpfer nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das abdichtende elastomere Material einstückig mit dem elastomeren Material des Federelements (22) verbunden ist.
6. Drehschwingungsdämpfer nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Federelement (22) und die aus dem abdichtenden elastomeren Material gefertigte Abdichtung gleichzeitig in einem gemeinsamen Herstellungsprozess durch Aufbringen bzw. Einbringen des elastomeren Materials und nachfolgendes Vulkanisieren an der Primärmasse (21) und Sekundärmasse hergestellt worden sind.
7. Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das abdichtende elastomere Material den Grenzbereich und damit die Grenzfläche vollständig abdeckt.
8. Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei aus dem elastomeren Material, betrachtet in radialer Richtung, zumindest ein von innen nach außen verlaufender Steg (23) gebildet ist, der jeweils das abdichtende elastomere Material an voneinander getrennten Teilbereichen des Grenzbereichs miteinander verbindet.
9. Drehschwingungsdämpfer nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Steg (23) gekrümmt von innen nach außen verläuft.
10. Drehschwingungsdämpfer nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei der Steg (23) zumindest entlang einem Teilabsclmitt seines Verlaufs aus Sicht der Oberfläche der Sekundärmasse über die Oberfläche des abdichtenden elastomeren Materials an zumindest einem der voneinander getrennten Teilbereiche des Grenzbereichs hinausragt, insbesondere eine größere Schichtdicke aufweist als das abdichtende elastomere Material an zumindest einem der voneinander getrennten Teilbereiche des Grenzbereichs.
11. Drehschwingungsdämpfer nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei die Primärmasse (21) zumindest eine durch die Primärmasse (21) hindurchgehende Aussparung (26) aufweist, die ausgestaltet ist, während des Betriebes des Drehschwingungsdämpfers Luft von einer Seite des Drehschwingungsdämpfers zu einer zweiten, in axialer Richtung gegenüberliegenden Seite des Drehschwingungsdämpfers zu leiten, und wobei zumindest ein Teil des Grenzbereichs an der zweiten Seite des Drehschwingungsdämpfers liegt.
12. Verwendung eines Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Dämpfung von Drehschwingungen eines Verbrennungsmotors, wobei der Drehschwingungsdämpfer drehfest auf einer Welle, insbesondere einer Kurbelwelle oder Nockenwelle, des Verbrennungsmotors befestigt ist.
13. Verfahren zum Herstellen eines Drehschwingungsdämpfers, wobei der Drehschwingungsdämpfer eine zum Befestigen des Drehschwingungsdämpfers an einer Welle des Verbrennungsmotors ausgestaltete Primärmasse (1; 21) aufweist, wobei die Primärmasse (1; 21) mit einem Gehäuse verbunden ist oder ein Gehäuse bildet und wobei in dem Gehäuse eine ringförmige, sich um die Drehachse des Drehschwingungsdämpfers herum erstreckende Schwungmasse (5) angeordnet ist, mit folgenden Schritten: • wobei in eine Öffnung des Gehäuses ein Verschlussteil (6) eingebracht wird, • Kontaktflächen im Bereich einer Grenzfläche, die zwischen dem Verschlussteil (6) und einem Rand der Öffnung verläuft, vorbehandelt werden, • elastomeres Material auf die Kontaktflächen aufgebracht und vulkanisiert wird, sodass der Grenzbereich mit dem elastomeren Material flüssigkeitsdicht abgedichtet ist, • nach dem Vulkanisieren viskose Flüssigkeit durch zumindest eine FüUöffhung in einen Spalt zwischen der Schwungmasse und einer Innenwand des Gehäuses unter Druck eingefüllt wird und die zumindest eine Füllöffnung verschlossen wird.
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