DE2122438A1

DE2122438A1 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE2122438A1
Application number: DE19712122438
Authority: DE
Inventors: Josef Ing. Hörbranz Krebitz (Österreich)
Original assignee: Metzeier AG, 8000 München
Priority date: 1971-05-06
Filing date: 1971-05-06
Publication date: 1972-11-23
Also published as: FR2135664B1; IT966901B; FR2135664A1; GB1389735A

Description

METZELER AKTIENGESELLSCHAFT MÜNCHEN

PA 1ο 4oo Kl/Zu 2o.April 1971

DREHSCHVINGUNGSDiMPFEE

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer für Kurbelwellen von Verbrennungskraftmaschinen, bei dem ein Schwungring über in einem Hingspalt angeordnete, elastische Elemente auf einer mit der Kurbelwelle drehfest verbundenen Nabe gehalten ist.

Es sind Drehschwingungsdämpfer mit Elastomer-Zwischenlagen bekannt, bei denen diese Zwischenlagen kreisringförmig zwischen Nabe und Schwingring eingeordnet sind. Bei einer Art eines Drehschwingungsdämpfers ist diese Elastomer-Zwischenlage sowohl an der Nabe als auch am Schwungring durch Vulkanisation oder Klebung angehaftet. Bei einer anderen Ausführung ist diese Gummizwischenlage unter starker radialer und axialer Vorspannung eingesetzt. Gehaftete Ausführungen bedingen eine aufwendige Fertigung, während bei !angehafteten Ausführungen keine hohen Umfangskräfte übertragen werden und die auftretenden Schwingungen nicht ausreichend gedämpft werden können. Als zusätzlicher Nachteil ist bei gehaftefcen Ausführungen eine Korrektur der Eigenfrequenz des

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,d-e-s Dämpfers ohne Zerstörung des Fertigteiles und neuerlicher Vulkanisation nicht möglich.

Es sind weiterhin sogenannte Hülsenfeder-Drehschwingungsdämpfer bekannt. Bei diesen ist der Schwungring über in axialen Bohrungen sitzende Hülsenfedern auf der Nabe gelagert. Die Relativbewegungen zwischen dem Schwungring und der Nabe werden durch Verformen der Hülsenfedern aufgenommen. Bei dieser Bauart beruht die Dämpfung auf dem Prinzip der metallischen Reibung, wodurch infolge auftretenden Abriebes Änderungen des gewünschten Frequenzbereiches eintreten.

Ferner ist eine Bauart von Drehschwingungsdämpfern bekannt, bei der der Außenring mit einem nach innen ragenden Flansch in der nach außen gerichteten Nut der Nabe in einer Elastomer-Lage eingebettet ist. Die notwendige Kraftübertragung wird zum einen durch die Reibung des gepreßten Elastomers zwischen den Flanschwänden und den NutInnenwänden und zum anderen durch Stehbolzen übernommen, die von den Nutwänden getragen werden und durch im Flansch des Schwungringes vorgesehene Bohrungen ragend von axial und radial vorgespanntem Elastomer umgeben sind. Diese Bauart ist sehr aufwendig, da die Nabe geteilt ist und die einzelnen ineinander greifenden Teile sehr exakt sein müssen, um eine gleichmäßige Pressung des Elastomers und Schwingungsdämpfung zu gewährleisten.

Bei einer leichten Bauart eines Drehschwingungsdämpfers für geringste Ansprüche ist die Schwungscheibe mit der Nabe über in den Nabenflansch eingenietete Bolzen verbunden, die ihrerseits in mit Elastomer ausgekleidete Augen der Schwungscheibe ragen und diesen Elastomer

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sowohl radial als auch axial stark vorspannen. Diese Bauart ist jedoch infolge des geringen und auf Druck beanspruchten Gummivolumens nur für geringe Wechselmomente verwendbar.

An die Erfindung ist nun die Aufgabe gestellt, einen Drehschwingungsdämpfer zu schaffen, der hohe Umfangskräfte bei konstant bleibendem Frequenzbereich aufnehmen kann; dessen Eigenfrequenz über einen weiten Bereich ohne Zerstörung von Einzelteilen regelbar ist; der .schnell und mit geringem Aufwand hergestellt und gewartet werden kann und bei dem die Axialsicherung des Schwungringes gegenüber der Nabe gewährleistet ist.

Diese Aufgaben werden nach der Erfindung dahingehend gelöst, daß in dem durch Ausnehmungen unterbrochenen Ringspalt Elemente von gespreizt V-förmiger bis gespreizt U-förmiger Gestalt mit nach außen gerichteten Schenkeln aus Gummi oder Gummiersatζstoffen unter ausschließlich radialer Vorspannung eingesetzt und durch Formschluß gehalten sind. Die Aufgabe der Axialsicherung wird dadurch gelöst, daß die Elemente annähernd parallel zur Drehrichtung des Dämpfers sowohl zum Dämpfermittelpunkt als auch nach außen hin gerichtete erhabene Leisten aufweisen, die in entsprechenden Nuten im Schwungring und in der Nabe eingerastet sind.

Hierbei ist es vorteilhaft, daß die elastischen Elemente rechteckigen bis elliptischen Querschnitt haben. Selbstverständlich ist auch denkbar, daß die Elemente im Innern einen gegenüber dem elastischen Werkstoff des Elementes selbst härteren Kern aufweisen. Eine weitere, erfindungsgemäße Ausführung kann dadurch gekennzeichnet sein, daß die elastischen Elemente zwischen metallischem Ober- und Unterteilen eingehaftet selbständig

oder immer

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in die Ausnehmungen einfügbare Kautschuk-Metall-Körper bilden, die die Axialsicherung des Schwungringes gegenüber der Nabe mit an sich bekannten Mitteln ( Schrauben oder dgl.) ausführen.

Bei Drehschwingungsdämpfern der genannten Art ist es wünschenswert, daß Änderungen der vom Dämpfer überdeckten Frequenzen ohne gravierende Änderuagen des eigentlichen Drehschwingungsdämpfers selbst durchführbar sind. Im Hinblick auf diese Forderung weist der erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfer das Merkmal auf, daß die Frequenz des Dämpfers bei unveränderten Ausnehmungen durch die Anzahl der eingesetzten Kautschuk-Metall-Körper regelbar ist. Eine Änderung des Frequenz-Ba?ähschwingungsdämpfers bei unveränderten Ausnehmungen kann auch durch Einsatz von Kautschuk-Metall-Körpern mit unterschiedlichen Gummivolumina regelbar sein.

Im Hinblick auf einen einfachen Zusammenbau und auch eine Herstellung erfindungsgemäßer Drehschwingungsdämpfer in Serie ist es bedeutsam, daß die einzelnen elastischen Elemente zu einem zusammenhängenden Ring zusammengefaßt sind. Hierbei ist denkbar, daß der zusammenhängende Ring aus elastischem Material zwischen einem Innen- und einem Außenring aus metallischem Werkstoff eingebettet ist und dieses Verbundteil seinerseits in den Ringspalt zwischen Schwungring und Nabe einsetzbar ist.

Für besonderen Anforderungen ausgesetzte Drehschwingungsdämpfer kann es schließlich noch von Bedeutung sein, daß die elastischen Elemente in an sich bekannter Art und Weise zwischen Schwungring und Nabe eingehaftet sind.

von im wesentlichen sternförmiger Gestalt

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In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen

Figur 1 einen Achsschnitt eines Drehschwingungsdämpfers,

Figur 2 eine Stirnansicht nach Figur 1,

Figur 3 das elastomere Element, das in Figur 1 und 2 eingesetzt gezeigt ist,

Figur.4 bis 8 zeigen elastomere Elemente verschiedenartiger Ausführungen,

Figur 9 zeigt ein Kautschuk-Metallteil zum Einsatz für einen erfindungsgemäßen Drehschwinungsdämpfer und

Figur 1o zu einem geschlossenem Ring zusammengefaßte Elastomer-Elemente für Drehschwingungsdämpfer.

Der Drehschwingungsdämpfer nach Figuren 1 und 2 setzt sich aus einem Schwungring 1 und einer Nabe 2 zusammen, wobei zwischen diesen ein ringförmiger Spalt 3 frei bleibt. Dieser Spalt 3 ist von Ausnehmungen 4 unterbrochen, in denen sich elastomere Elemente 5 von gespreizt V-förmiger Gestalt befinden (Fig. 3). Die Elemente 5 sind mit oberen Leisten 6 und unteren erhabenen Leisten 7 versehen, die in Nuten 8 und 9 des Schwungringes 1 und der Nabe 2 einrasten. Durch die Leisten 6 und 7 bzw. die Nuten 8 und 9 ist die axiale Lage des Schwungringes 1 auf der Nabe 2 gesichert. Die Abmessungen des elastomeren Elementes zu den Abmessungen der Ausnehmungen 4 sind zweckmäßigerweise so gehalten, daß beim Einfügen der Elemente in die Ausnehmungen eine ausschließlich radiale Vorspannung in • lan Elementen entsteht.

ui f.· iJrt.-hschwingungen der Kurbelwelle verursachen ein· rf'Lfil, i.vtj8 Bewogfin df.-ij JchwuriRringes gegenüber der Nabe. Kr f-ritiitfjh'.n onzil I Lortmdt; Drehbewegungen den Schwung-

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ringes 2 auf der Nabe 1. Dadurch werden die elastomeren Elemente beansprucht. Aufgrund der gespreizt v-förmigen Gestalt der elastomeren Elemente 5 werden diese Beanspruchungen nur als Schuh-Druckbeanspruchungen wirksam, zur Aufnahme derer der Werkstoff Elastomer hervorragend geeignet ist.

Figur 4 zeigt ein elastomeres Element 10, dessen Gestalt gespreizt u-förmig bzw. Teil eines Kreisbogens ist.

Das elastische Element 20 nach Figur 5 ist ebenfalls u-förmig, wobei es aus einem Scheitelstück 21 mit kleinerem Radius und zwei Schenkelstücken 22 mit größerem Radius zusammengesetzt ist.

Figur 6 zeigt viereckigen bzw, rautenförmigen Querschnitt eines elastomeren Elementes 30. Figur 7 zeigt ebenfalls ein rautenförmiges Element 40, das Jedoch mit einem Kern 41 aus einem härteren Werkstoff als der Werkstoff des Elementes 40 versehen ist, wodurch seine Federungscharakteristik verändert ist.

Figur 8 zeigt schließlich ein elastisches Element 50 von allgemein ovalem Querschnitt.

Die Elemente 10 und 20 nach den Figuren 4 und 5 sind zweckmäßigerweise mit bereits erwähnten Leisten 11 und 12 bzw. 23 und 24 zur Axialsicherung versehen.

Sollten die Elemente in an sich bekannter Art und Weise zwischen dem Schwungring und die Nabe an die Ausnehmungen eingehaftet werden, so sind (Fig. 6 bis 8;) die erwähnten Leisten zur Axialsicherung nicht notwendig.

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Der bei Figur 7 erwähnte Kern 41 kann in. entsprechender Querschnittsausführung in jeder der beschriebenen Ausführungen von elastischen Elementen zur Änderung der Federeigenschaften derselben Anwendung finden.

Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit eines elastischen Elementes. Es besteht aus einem metallischen Oberteil 60 und einem metallischen Unterteil 61, zwischen denen eine elastomere Masse 62 eingebettet ist. Die elastomere Masse 62 kann entweder zwischen die Innenflächen der Teile 60 und 61 eingehaftet sein, als auch dort durch Rippen der bereits erwähnten Art eine axiale Unverschieblichkeit der Teile 60 und 61 gewährleisten. Derartige, vorab komplett zusammengebaute Kautschuk-Metallelemente sind dann in entsprechend vorgesehene Ausnehmungen im Ringspalt eines Drelischwingungsdampf ers einzuschieben und dort in an sich bekannter Art und Weise festzulegen. Mit dieser Ausführung ist ein einfacher Zusammenbau eines Drehschwingungsdämpfers gewährleistet.

Figur 10 zeigt schließlich- schematisch -wie mehrere der Elemente 5 nach Figur 5 durch Verbindungsstücke 70 zu einem geschlossenen Ring 7^ zusammengehalten sind, der dann als komplettes Teil in den Ringspalt 3 eines Drehschwingungsdämpfers eingebracht werden kann.

Es ist ein charakteristisches Merkmal der beschriebenen Ausführungen von Drehschwinduiigsdämpfern mit verschiedenen elastomeren Elementen, daß in allen Fällen auftretende Umfangskräfte und zum Teil auch Axialkräfte formschlüssig aufgenommen werden.

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Claims

METZELER AKTIENGESELLSCHAFT MÜNCHEN

PA 10 400 Kl/Zu .·.-. . 20. April 1971

Patentansprüche

M) ybrehschwingungsdämpfer für Wellen, insbesondere Kurbel- ^~^ wellen von Verbrennungskraftmaschinen, bei dem ein Schwungring über in einem Ringspalt angeordnete, elastischeElemente auf einer mit der Kurbelwelle drehfest verbundenen Nabe gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem durch Ausnehmungen (4) unterbrochenen Ringspalt Elemente (5,10,20) von gespreizt v-förmiger bis gespreizt u-förmiger Gestalt mit nach außen oder innen gerichteten Schenkeln aus Gummi oder Gummiersatzstoffen unter ausschließlich radialer Vorspannung eingesetzt und durch Formschluß gehalten sind.

2) Drehschwingungsdämpfer nach'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (5i1O,2Q62) annähernd parallel zur Drehrichtung des Dämpfers sowohl zum Dämpfermittelpunkt als auch nach außen hin gerichtete erhabene Leisten (6,7,11,12, 23,24) aufweisen, die in entsprechenden Nuten (8,9) in Schwungring und in der Nabe (2) eingerastet sind.

3) Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet·, daß die elastischen Elemente (30,50) rechteckigen bis elliptischen Querschnitt haben.

4) Drehschwingungsdämpfer'nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (40) im Innern einen gegenüber dem elastischen Werkstoff des Elementes härteren Kern (41) aufweisen.

5) Drehschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadruch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente zwischen metallischen Ober- unci Unterteilen oingehaftet selbstständig in die Ausnehmungen ---in

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Kautschuk-Metallkörper bilden, die die Axialsicherung des Schwungringes gegenüber der Nabe durch an sich bekannte Mittel (Schrauben oder dgl.) ausführen.

6) Drehschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 - 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Dämpfers bei unveränderten Ausnehmungen durch die Anzahl der eingesetzten Kautschuk-Metall-Körper regelber ist.

7) Drehschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1- 5i dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Dämpfers bei unveränderten Ausnehmungen durch Einsatz von Kautschuk-Metallkörpern mit unterschiedlichen Gummivolumina regelbar ist.

Θ) Drehschwingungsdäiipfer nach den Ansprüchen 1 - 7* dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen elastischen

(71)" Elemente zu einem zusammenhängenden Ring zuBamMengefaßt und.

9) Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zusammenhängende Sing aus elastischem Material zwischen einem Innen- und einem Außenring aus metallischem Werkstoff eingebettet ist und dieses Verbundteil seinerseits in den Ringspalt zwischen Schwungring und Nabe einsetzbar ist.

1o) Drehschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1, 3, 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente in an sich bekannter Art und Weise zwischen üchwungring und Nabe eingehaftet sind.

% von im wesentlichen sternförmiger Gestalt

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