DE102008053801A1

DE102008053801A1 - Kurbelwelle mit Torsionsschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102008053801A1
Application number: DE200810053801
Authority: DE
Inventors: Christian Stolz
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-10-29
Filing date: 2008-10-29
Publication date: 2009-06-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle (10) für eine Brennkraftmaschine mit einem Torsionsschwingungsdämpfer, bei welchem eine Sekundärmasse (24) über ein Dämpfungselement (22) drehbar an der Kurbelwelle (10) gelagert ist, wobei eine Drehachse (16) der Sekundärmasse in einem Abstand d1 zu einer Drehachse (16) der Kurbelwelle (10) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine mit einem Torsionsschwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Bei konventionellen Kurbelwellen wird die Dämpfung von Torsionsschwingungen in der Regel über eine an einem Ende der Kurbelwelle angeordnete Dämpfungsriemenscheibe bewerkstelligt. Die Riemenscheibe dient zunächst der Kraftübertragung mittels eines Treibriemens aus Zusatzmechanismen, wie beispielsweise Wasserpumpen, Generatoren und dergleichen. Zur Dämpfung von Schwingungen weist die Dämpfungsriemenscheibe darüber hinaus einen Schwingungsisoliergummi und eine mittels diesem an der Scheibe befestigte Zusatzmasse zur Torsionsschwingungsdämpfung auf. Solche Dämpfungsriemenscheiben können aufgrund des begrenzten Bauraums nicht immer hinreichend groß ausgelegt werden, um eine zureichende Dämpfung der von der Kurbelwelle erzeugten Torsionsschwingungen zu erzielen.
Aus der DE 103 25 827 A1 ist eine Kurbelwelle mit einem Dämpfer bekannt, bei welcher eine Schwungmasse über einen Schwingungsisoliergummi, welcher in Umfangsrichtung ein Ausgleichsgewicht der Kurbelwelle umläuft, zur Dämpfung von Torsionsschwingungen an der Kurbelwelle befestigt wird. Hierbei ist die Drehachse der Schwungmasse koaxial mit der Drehachse der Kurbelwelle. Dies vermindert nachteilig die zur Verfügung stehende Ausgleichsmasse beziehungsweise Unwucht des Kurbelwellengegengewichts. Aus diesem Grund müssen solche Kurbelwellen besonders schwer ausgelegt werden, um den genannten Effekt zu minimieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Kurbelwelle nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 so weiter zu entwickeln, dass eine verbesserte Dämpfung von Torsionsschwingungen bei kleinerem Bauteilgewicht ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Kurbelwelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine solche Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine weist einen Torsionsschwingungsdämpfer auf, bei welchem eine Sekundärmasse über ein Dämpfungselement drehbar an der Kurbelwelle gelagert ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Drehachse der Sekundärmasse in einem Abstand zu einer Drehachse der Kurbelwelle angeordnet ist. In anderen Worten ist die Sekundärmasse nicht mehr, wie im Stand der Technik üblich, koaxial zur Drehachse der Kurbelwelle angeordnet, sondern verläuft beabstandet und bevorzugter Weise parallel zu dieser. Dadurch wird eine Anordnung ermöglicht, in welcher die Sekundärmasse eine kleinere Unwucht in Relation zur eigenen Drehachse, relativ zur Kurbelwellenachse dagegen eine möglichst große Unwucht aufweist. Damit ist eine leichtere Konstruktion der Kurbelwelle ermöglicht.
Die Sekundärmasse ist dabei bevorzugt asymmetrisch bezüglich ihrer Drehachse ausgebildet. Hierdurch lassen sich die gewünschten Unwuchtverhältnisse bezüglich der beiden Drehachsen besonders einfach realisieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sekundärmasse an einer Fläche einer Kurbelwange der Kurbelwelle gelagert. Bevorzugt handelt es sich hierbei um eine Fläche der ersten Kurbelwange der Kurbelwelle. Der Schwerpunkt der jeweiligen Kurbelwange bleibt durch die zusätzliche Funktion der Schwingungstilgung durch die Sekundärmasse dabei vorteilhafter Weise nahezu unverändert, so dass bei gleichem Bauraumbedarf ohne nennenswerte Gewichtszunahme die Zusatzfunktion der Torsionsschwingungsdämpfung realisiert werden kann.
Die Bearbeitung einer solchen Kurbelwelle kann dabei als einfache spanende Drehbearbeitung ausgeführt werden, wobei die Masse der Kurbelwelle im Vergleich zum Stand der Technik nicht nennenswert erhöht wird. Im Gegensatz zu ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannten Systemen mit mechanischen Federn ist die erfindungsgemäße Ausführungsform der Kurbelwelle zudem in der Lage, sowohl Torsinos- als auch Biegeschwingungen zu dämpfen. Hierdurch werden weitere Funktionen ohne zusätzlichen Bauraumbedarf in die Kurbelwelle integriert. Weiterhin ist vorteilhaft sichergestellt, dass der Hubzapfen, welcher der jeweiligen Kurbelwangen zugeordnet ist, als bearbeitbare Wuchtmasse zugänglich bleibt.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Dämpfungselement aus einem Elastomer ausgebildet. Dies ermöglicht vorteilhaft eine einfachere Ausführungsform als bei ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannten viskos gedämpften Sekundärmassen.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kraftwagen mit einer Kurbelwelle der genannten Art.
Im Folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt hierbei eine schematische Darstellung eines Endbereichs eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle.
Die im Ganzen mit 10 bezeichnete Kurbelwelle ist dabei in einer Seitenansicht gezeigt, so dass nur die erste Kurbelwange 12 sowie der erste Hubzapfen 14 zu sehen sind. Die Drehachse 16 der Kurbelwelle 10 verläuft durch das Hauptlager 18 der Kurbelwelle. Die Kurbelwange 12 ist asymmetrisch bezüglich der Drehachse 16 ausgebildet, so dass die Kurbelwange 12 die Massenkräfte bei der Bewegung der Kurbelwelle 10 ausgleichen kann.
Auf einer Fläche 20 der Kurbelwange 12 ist mittels eines Dämpfungselementes 22 eine Sekundärmasse 24 angelagert, wobei eine Drehachse 26 der Sekundärmasse 24 um einen Abstand d1 zur Drehachse 16 der gesamten Kurbelwelle beabstandet ist. Die Drehachsen 16 und 26 verlaufen dabei parallel.
Das Dämpfungselement 22 bildet im Zusammenspiel mit der Sekundärmasse 24 den Torsionsschwingungsdämpfer zum Dämpfen von Torsions- und Biegeschwingungen der Kurbelwelle 10. Durch die Beabstandung der Drehachsen 16 und 26 um den Abstand d1, sowie die asymmetrische Ausbildung der Sekundärmasse 24, welche zwei flügelartige, verbreiterte Seitenbereiche 28 aufweist, welche über relativ schmale Bereiche 30 verbunden sind, bewirkt, dass die Sekundärmasse 24 eine relativ kleine Unwucht zur eigenen Drehachse 26, jedoch eine große Unwucht zur Kurbelwellendrehachse 16 aufweist.
Der Schwerpunkt der ersten Kurbelwange 12 bleibt dabei trotz Hinzufügung der Sekundärmasse 24 im Wesentlichen unverändert, so dass die torsionsschwingungsdämpfenden Eigenschaften der Kurbelwelle 10 bei gleichem Bauraumbedarf ohne nennenswerte Gewichtszunahme realisiert werden können. Das Dämpfungselement 22 ist bevorzugter Weise aus einem Elastomer, beispielsweise Gummi, ausgeführt, so dass keine zusätzlichen Abdichtungen, wie beispielsweise bei Viskodämpfungen notwendig, eingeführt werden müssen. Die Bearbeitung der Kurbelwelle kann als einfache drehende und spanende Bearbeitung ausgeführt werden, wobei auch der Hubzapfen 14 für den ersten Zylinder als bearbeitbare Wuchtmasse zugänglich bleibt. Im Gegensatz zu Systemen mit mechanischen Federn kann die Kurbelwelle 10 sowohl gegenüber Torsions- als auch gegenüber Biegeschwingungen gedämpft werden.

10: Kurbelwelle
12: Kurbelwange
14: Hubzapfen
16: Drehachse
18: Hauptlager
20: Fläche
22: Dämpfungselement
24: Sekundärmasse
26: Drehachse
28: Seitenbereich
30: Bereich
d1: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10325827 A1 [0003]

Claims

Kurbelwelle (10) für eine Brennkraftmaschine mit einem Torsionsschwingungsdämpfer, bei welchem eine Sekundärmasse (24) über ein Dämpfungselement (22) drehbar an der Kurbelwelle (10) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse (16) der Sekundärmasse in einen Abstand d1 zu einer Drehachse (16) der Kurbelwelle (10) angeordnet ist.
Kurbelwelle (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärmasse (24) asymmetrisch bezüglich ihrer Drehachse (26) ausgebildet ist.
Kurbelwelle (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärmasse (24) an einer Fläche (20) einer Kurbelwange (12) der Kurbelwelle (10) gelagert ist.
Kurbelwelle (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärmasse (24) an der Fläche (20) der ersten Kurbelwange (12) der Kurbelwelle (10) gelagert ist.
Kurbelwelle (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (22) aus einem Elastomer ausgebildet ist.
Kurbelwelle (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (22) aus einer viskosen Flüssigkeit ausgebildet ist.
Kraftwagen mit einer Kurbelwelle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.