DE2117930B2

DE2117930B2 - Flüssigkeits-Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE2117930B2
Application number: DE19712117930
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Huddersfield West Yorkshire Hall (Ver. Koenigreich)
Original assignee: Holset Engineering Co Ltd
Current assignee: Cummins Turbo Technologies Ltd
Priority date: 1970-04-16
Filing date: 1971-04-14
Publication date: 1980-05-08
Also published as: FR2089765A5; DE2117930A1; DE2117930C3; GB1312941A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeits-Drehschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Nach dem Stand der Technik sind zwei unterschiedliche Bauarten von Drehschwingungsdämpfern bekannt, nämlich einerseits abgestimmte Gummidämpfer, die gewöhnlich als »Tilger« bezeichnet werden und andererseits nicht abgestimmte Flüssigkeitsdämpfer.

Ein abgestimmter Gummidämpfer, also ein Tilger, ist beispielsweise in der DE-AS 11 83 743 beschrieben und weist eine Trägheitsmasse auf, die mit einem Nabenteil durch ein elastisches Element aus Gummi oder einem anderen Elastomermaterial gekoppelt ist. Das Nabenteil ist mit der Kurbelwelle eines zugehörigen Motors starr verbunden. Während des Betriebs führt der Dämpfer aufgrund der elastischen Eigenschaften des als Abstimmfeder wirkenden Gummielementes zu den zu dämpfenden Vibrationen eine zweite Schwingungsart in das System ein. Dadurch werden die Spitzenamplituden der beiden Arten von Schwingungen durch die Dämpfungswirkung aufgrund der Hysterese des GummielementR«; verringert wobei Hie Schwineunssenereie in Wärme verwandelt wird. Das Gummielement erfüllt somit zwei Aufgaben, nämlich einerseits den Schwingungsdämpfer abzustimmen und gleichzeitig eine Dämpfungswirkung auszuüben. Vorteilhaft ist dabei, daß unter Resonanzbedingungen die abgestimmte Trägheitsmasse Schwingungen ausführt deren Amplitude größer ist als die Amplitude der zu dämpfenden Eingangsschwingungen, so daß die erforderliche Dämpfungswirkung mit Hilfe einer Trägheitsmasse erzielt

ίο werden kann, die im Vergleich zur Trägheitsmasse eines Flüssigkeitsdämpfers mit gleicher Wirksamkeit relativ klein ist Nachteilig ist jedoch bei einem abgestimmten Schwingungsdämpfer, daß in den dämpfenden Gummielementen, die eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die absorbierte Energie aufgestaut wird, so daß sich hohe Temperaturen ergeben können. Aus diesem Grunde sind derartige abgestimmte Dämpfer nur bei verhältnismäßig geringen Energiepegeln der zu dämpfenden Drehschwingungen brauchbar.

Ein nicht abgestimmter Flüssigkeitsdämpfer der eingangs genannten Gattung ist bereits in der DE-AS 12 95 287 beschrieben. Dieser bekannte Flüssigkeits-Drehschwingungsdämpfer weist eine mit einem Motor gekoppelte Nabe auf, die mit einem radial nach außen wegragenden Flansch versehen ist. Dieser Flansch ist von einer aus zwei Teilen zusammengesetzten Trägheitsmasse umgeben, wobei zwischen diesen Teilen ein enger spaltartiger Hohlraum gebildet ist, der mit einer Flüssigkeit hoher Viskosität gefüllt ist. Zur Abdichtung

jo dieses Hohlraums sind die der Nabe zugewandten axialen Flächen der Trägheitsmasse zu dem Hohlraum hin mit je einer Abschrägung versehen, an denen in axialer und radialer Richtung vorgespannt ringförmige elastische Elemente anliegen, die neben ihrer Abdich-

j5 tungsfunktion zugleich auch die Trägheitsmasse auf der Nabe zentrieren, so daß im Betrieb eine unmittelbare Berührung des Flansches und der Trägheitsmasse vermieden wird. Die vom Motor auf die Nabe übertragenen, zu dämpfenden Drehschwingungen bean-Sprüchen im Betrieb den Flüssigkeitsfilm zwischen dem Flansch und der Trägheitsmasse auf Scherung, wobei die Schwingungen durch Energieabsorptidn in der Flüssigkeit gedämpft werden. Die hierbei ₍ erzeugte Wärme kann durch die große Oberfläche des Flüssigkeitsfilmes ohne weiteres über die Nabe bzw. die Trägheitsmasse an die Umgebung abgeleitet werden. Nachteilig ist hierbei, daß die Schwingung!amplitude der Trägheitsmasse stets kleiner ist als die Eirigangsamplitude der zu dämpfenden Schwingungen ilind daher

so muß zur Erzielung einer ausreichenden Dämpfungswirkung die Trägheitsmasse im Vergleich zu derjenigen eines abgestimmten Dämpfers mit gleicher Wirkung recht groß sein.
Überdies ist in der US-PS 29 05 022 bereits ein Flüssigkeits-Drehschwingungsdämpfer beschrieben, bei dem zur Vermeidung einer übermäßigen Erwärmung durch Berührung der Trägheitsmasse und des Gehäuses ein verhältnismäßig weiter Spalt vorgesehen ist. Ein mit der Nabe verbundener radial auswärts ragender Flansch ist mit einer Außenverzahnung versehen, dije in eine entsprechende Innenverzahnung in der Trägheitsmasse mit Abstand eingreift. Zwischen den einzelnen Zähnen ist dabei zur Aufnahme einer viskosen Dämpfungsflüssigkeit ausreichend Spiel belassen. Radial einwärts von dieser Verzahnung sind zwischen der Trägheitsmasse und der Nabe zu beiden Seiten des Flansches jeweils ringförmige, im Querschnitt etwa rechteckige elastische Elemente angeordnet, die mit Torsionsbelastune voree-

spannt sind, um ihre Lebensdauer zu erhöhen. Diese elastischen Ringelemente sind einerseits zur Halterung und andererseits aber auch zur Abstimmung der Trägheitsmasse ausgebildet

Überdies bilden sie eine Abdichtung für die Dämpfungsflüssigkeit und gewährleisten auch in gewissem Umfang eine radiale Zentrierung der Trägheitsmasse bezüglich der Nabe. Nachteilig ist bei einem derartigen Drehschwingungsdämpfer der recht komplizierte Aufbau, der bei der Herstellung insbesondere der Verzahnungen aufwendige maschinelle Bearbeitungen erfordert Überdies können die elastischen Ringelemente keine axiale Zentrierung der Trägheitsmasse bieten, so daß trotz des zwischen der Trägheitsmasse und dem Flansch vorgesehenen großen Spiels eine Berührung dieser Teile im Betrieb nicht gänzlich ausgeschlossen werden kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Flüssigkeits-Drehschwingungsdämpfer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung zu schaffen, der bei einfachem Aufbau eine gegenüber herkömmlichen Flüssigkeits-Drehschwingungsdämpfern vergleichbarer Dämpfungswirkung eine kleinere Trägheitsmasse benötigt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildun. sind also nicht einfach in einen herkömmlichen Flüssigkeits-Drehschwingungsdämpfer Abstimmelemente eingefügt, sondern es ist vielmehr vorgesehen, daß diese m Abstimmelemente in ganz bestimmter Weise ausgebildet zugleich die Funktionen der Abdichtung des Hohlraums, der Zentrierung der Trägheitsmasse auf der Nabe in axialer und radialer Richtung und überdies auch die Abstimmung der Trägheitsmasse besorgen.

Auf diese Weise wird erreicht, daß bei konstruktiv einfachem Aufbau die eingangs erläuterten Vorteile von abgestimmten Dämpfern und nicht abgestimmten Flüssigkeitsdämpfern gemeinsam erhalten werden, ohne jedoch deren jeweilige Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 bis 8 zeigen jeweils im Schnitt verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Drehschwingungsdämpfer, wobei in jedem Fall jeweils nur eine Hälfte eines Dämpfers dargestellt ist, da alle Dämpfer von symmetrischer Konstruktion sind.

In Fig. 1 erkennt man ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Nabenteil mit einem zentral angeordneten ringförmigen Abschnitt 12, an den sich ein rohrförmiger Abschnitt 14 anschließt, welcher sich im rechten Winkel zum äußeren Rand des zentralen Abschnitts 12 erstreckt. An dem rohrförmigen Abschnitt 14 ist ein radial nach außen ragender Flansch 16 ausgebildet. Ferner ist eine Trägheitsmasse vorgesehen, die zwei bo Teile 18 und 20 umfaßt, welche den Flansch 16 konzentrisch mit dem Nabenteil 10 umschließen. Die beiden Teile 18 und 20 der Trägheitsmasse sind miteinander durch einen Lippenabschnitt 22, der an dem einen Teil 18 ausgebildet und über einen kleinen Flansch {,5 24 des anderen Teils 20 der Trägheitsmasse hinweg umgebördelt ist, um eine Dichtung 23 aus Kunstharz einzuschließen. Alternativ kann der LiDDenabschnitt 22 um den Flansch 24 herumgewalzt und mit ihm verschweißt werden. Die beiden Teile der Trägheitsmasse bilden zusammen einen Hohlraum 25 zum Aufnehmen des Randabschnitls oder Flansches 16 des Nabenteils 10. Jedes der beiden Teile 18 und 20 der Trägheitsmasse ist bei 26 bzw. 28 in einem Bereich in der Nähe des durch den Rohrabschnitt 14 und des Flansches 16 gebildeten Winkels schräg weggeschnitten. In Anlage an den Abschrägungen 26 und 28 sind zwei elastische Abstimmelemente 30 und 32 angeordnet, die im freien Zustand die Form von O-Ringen haben. Die elastischen Elemente stehen in axialer und radialer Richtung unter einer Druckbeanspruchung, so daß sie die Trägheitsmasse sowohl in axialer als auch in radialer Richtung gegenüber dem Nabenteil in ihrer Lage halten, wobei sie gleichzeitig dazu dienen, die Antriebskammer 25 abzudichten. Vor dem Anbringen eines Verschlusses 36 kann man in die Antriebskammer 25 eine Flüssigkeit von hoher Viskosität über eine öffnung 34 einführen. Während des Betriebs kommen die elastischen Elemente 30 und 32 auf dreierlei Weise zur Wirkung. Erstens wirken sie als Abstimmelemente. zweitens halten sie das Nabenteil und die Trägheitsmasse in radialer und axialer Richtung in der gewünschten relativen Lage, und drittens dichten sie die Antriebskammer 25 ab. Aus Fig. 1 ^;st zu ersehen, daß die Berührungsfläche zwischen der Flüssigkeit in der Antriebskammer 25 und den elastischen Elementen 30 und 32 klein ist.

Wenn jedoch die elastischen Elemente aus einem Material bestehen, das sich gegenüber der zähen Flüssigkeit nicht neutral verhält, wird gemäß der Erfindung mindestens derjenige Teil der beiden elastischen Elemente, welcher mit der Flüssigkeit in Berührung kommt und vorzugsweise auch die gesamte übrige Außenfläche jedes elastischen Elements mit einer Oberflächenschicht aus einem Material versehen, das durch die Füssigkeit nicht angegriffen wird, und bei dem es sich z. B. um einen chemisch neutralen Synthesekautschuk handelt.

Der in Fig. 2 gezeigte Schwingungsdämpfer ist von ähnlicher Konstruktion wie derjenige nach Fig. 1, abgesehen davon, daß die beiden Teile 18 und 20 der Trägheitsmasse durch Nieten 38 oder Schrauben verbunden sind, die sich axial durch die Teils der Trägheitsmasse erstrecken. Um eine gewisse Relativbewegung zwischen der Trägheitsmasse und dem Nabenteil 10 zu ermöglichen, wie es bei einer Dämpfungsvorrichtung erforderlich ist, sind die Öffnungen 40 des Flansches 16 im Vergleich zum Durchmesser der Nieten 38 überbemessen.

Die Anordnung nach F i g. 2 erweist sich gewöhnlich als zweckmäßiger, wenn die beiden Teile 18 und 20 der Trägheitsmasse aus Gußeisen bestehen.

F i g. 3 zeigt einen Schwingungsdämpfer ähnlich demjenigen nach Fig. 1, bei dem jedoch das Nabenteil 10 durch zwei zueinander passende Bauteile 42 und 44 gebildet ist, die zusammen ein Nabenteil bilden, das eine ähnliche Form hat wie das Nabenteil 10nach Fig. 1.

Die in F i g. 4 gezeigte Anordnung ähnelt derjenigen nach F i g. 1, abgesehen davon, daß sich das Nabenteii 10 aus drei Einzelteilen 46,48 und 50 zusammensetzt. Diese drei Teile bilden zusammen ein Nabenteil ähnlich demjenigen nach Fig. 1, davon abgesehen, daß der Mittelabschnitt 12 symmetrisch zu dem Rohrabschnitt 14 angeordnet ist.

F i g. 5 zeigt eine Weiterbildung des Schwingungsdämpfers nach Fig. 1, bei dem ein Teil der Trägheitsmasse an seinem Umfane mit einer Keilriemennut 52

versehen ist, so daß die Trägheitsmasse als Riemenscheibe benutzt werden kann.

Bei der in F i g. 6 gezeigten Konstruktion umfaßt das Nabenteil vier ringförmige Bauteile 54, 56, 58 und 60, wobei die beiden inneren Bauteile 56 und 58 an ihren äußeren Rändern jeweils im rechten Winkel zu dem Nabenteil umgebogen sind, so daß sie rohrförmige Abschnitte 62 und 64 bilden. Diese Abschnitte sind in entsprechend geformten Ringnuten der beiden Teile 18 und 20 der Trägheitsmasse angeordnet. Bei dieser Konstruktion ergibt sich zwischen dem Nabenteil und der Trägheitsmasse eine größere Fläche, auf welcher der Flüssigkeitsfilm durch Scherkräfte beansprucht wird.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der der rohrförmige Abschnitt 14 fortgelassen ist, und bei der die Teile 18 und 20 der Trägheitsmasse mit Abschrägungen 26 und 28 in der Nähe der rohrförmigen Abschnitte 62 und 64 versehen sind. Die elastischen Abstimmelemente 30 und 32 sind wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen in Anlage an den Abschrägungen 26 und 28 angeordnet.

Die in Fig.8 dargestellte Anordnung ähnelt derjenigen nach Fig. 1, abgesehen davon, daß die Übergangsstelle zwischen dem rohrförmigen Abschnitt 14 und dem Flansch 16 mit Abschrägungen 66 und 68 versehen ist, so daß die zusammengedrückten elastischen Elemente 3C und 32 parallele oder im wesentlichen parallele Fiächer 70, 72, und 74, 76 aufweisen, und daß jeweils ein Tei jedes elastischen Elements in den Spalt zwischen den" ^r> Flansch 14 und einem der Teile 18 und 20 dei Trägheitsmasse hineinragt. Die radiale Dicke jedes elastischen Elements kann somit über seine ganze Länge gleichmäßig oder im wesentlichen gleichmäßig und außerdem kleiner sein als bei den Ausführungsfor-

κι men nach F i g. 1 bis 7. Wird der Schwingungsdämpfer ir der in Fig.8 gezeigten Weise ausgebildet, läßt sich die Steifigkeit der Kopplung zwischen dem Nabenteil IC und den Teilen 18 und 20 der Trägheitsmasse erhöhen Der nicht dargestellte äußere Teil des Schwingungs· dämpf ers nach Fig. 8 kann ähnlich dem äußeren Tei jedes der Schwingungsdämpfer nach F i g. 1 bis 7 ausgebildet sein.

Wenn sich die elastischen Elemente des Schwingungsdämpfers nach Fig. 8 im freien bzw. nichi zusammengedrückten Zustand befinden, brauchen sie nicht die Form von O-Ringen zu haben. Bei der Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 7 sind die elastischen Elemente allgemein so ausgebildet, daß sie im freien, bzw. entspannten Zustand die Form vor

:■; O-Ringen haben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flüssigkeits-Drehschwingungsdämpfer mit einer konzentrisch an einer Antriebswelle befestigbaren Nabe, welche einen axialen und einen davon radial nach außen wegragenden Flansch aufweist, mit einer aus wenigstens zwei Teilen zusammengesetzten Trägheitsmasse, die einen mit einer Flüssigkeit hoher Viskosität gefüllten Hohlraum einschließt, in welchem der radiale Flansch der Nabe aufgenommen ist, wobei die der Nabe zugewandten axialen Flächen der Trägheitsmasse zu dem Hohlraum hin mit je einer Abschrägung versehen sind, an denen in axialer und radialer Richtung vorgespant ringförmige elastische Elemente anliegen, die den Hohlraum abdichten und die Trägheitsmasse zentrieren, daduich gekennzeicl.net, daß die ringförmigen elastischen Elemente nach Querschnitt und Elastizität als Abstimmelemente (30,32) ausgebildet sind und aus einem Material hoher Elastizität und geringer Hysterese bestehen.

2. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (25) eine Silikonflüssigkeit mit einer Viskosität von bis zu 1 Million Centistoke enthält.

3. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abstimmelement (30,32) aus Naturkautschuk besteht und mit einer Oberflächenschicht aus einem Synthesekautschuk versehen ist, die von der Dämpfungsflüssigkeit chemisch nicht angegriffen wird.

4. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine Dicke von etwa 0,1 mm hat.

5. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägheitsmasse an ihrem Umfang mit einer Keilriemennut (52) versehen ist.

6. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmelemente (30,32) mit den Flächen verbunden sind, an denen sie anliegen.