DE69608251T2

DE69608251T2 - Antriebsvorrichtung mit drehschwingungsdämfern

Info

Publication number: DE69608251T2
Application number: DE69608251T
Authority: DE
Inventors: Herve Riu
Original assignee: Simpson International UK Ltd
Current assignee: Simpson International UK Ltd
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1996-02-19
Publication date: 2001-01-04
Anticipated expiration: 2016-02-20
Also published as: US5988015A; PT808431E; FR2730782B1; WO1996025611A1; AU4725496A; ES2148732T3; KR19980702305A; EP0808431B1; JP3155280B2; DE69608251D1; FR2730782A1; KR100462539B1; EP0808431A1; JPH10508084A

Description

Die Erfindung betrifft Antriebsvorrichtungen mit Drehschwingungsdämpfern.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Vorrichtungen zum Antreiben mindestens eines Ausrüstungsteils von einer Antriebswelle aus, die einen Drehschwingungsdämpfer für sich drehende Massen aufweist, wobei die Vorrichtungen ein primäres Element, das an der Antriebswelle zu befestigen ist, und ein sekundäres Element aufweisen das mit dem mindestens einen Ausrüstungsteil zu verbinden ist, wobei das primäre Element einerseits über erste elastische Mittel mit einem Trägheitsring und andererseits über zweite elastische Mittel mit dem sekundären Element verbunden ist.
Derartige Antriebsvorrichtungen sind bekannt; sie werden beispielsweise am Ende der Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs montiert und ermöglichen den Drehantrieb eines oder mehrerer Ausrüstungsteile, wie z. B. eines Wechselstromgenerators, eines Gebläses oder eines anderen Ausrüstungsteils. Eine Vorrichtung dieser Art wird z. B. in DE-A-43 22 710 beschrieben.
Eine solche Vorrichtung wird so bereitgestellt, daß zwei Hauptfunktionen erfüllt sind, nämlich eine Dämpfungsfunktion und eine Filterfunktion.
Die Dämpfungsfunktion dämpft die Drehschwingungen der Antriebswelle, z. B. der Kurbelwelle des Fahrzeugmotors dank der Verbindung mit dem Trägheitsring und den ersten elastischen Mitteln, deren Eigenschaften, Trägheit und Elastizität, in Abhängigkeit von der dynamischen Eigenschaften der Antriebswelle und der damit verbundenen beweglichen Ausrüstung festgelegt sind.
Die Filterfunktion filtert die zyklischen bzw. periodischen Unregelmäßigkeiten der Antriebswelle; im Falle des Motors eines Kraftfahrzeugs ist bekannt, daß diese Unregelmäßigkeiten bei niedriger Drehzahl auftreten und daß sie den einwandfreien Betrieb des Motors und die mechanische Stabilität der durch die Vorrichtung angetriebenen Ausrüstungsteile beeinträchtigen; diese Filterfunktion wird durch die zweiten elastischen Mittel erfüllt, die so gewählt werden, daß sie eine hohe Torsionselastizität aufweisen, die unter Berücksichtigung der durch die Vorrichtung angetriebenen Ausrüstungsteile berechnet wird.
Derartige Antriebsvorrichtungen funktionieren gut, aber ihre Konstruktion und ihr Raumbedarf sind, wie angedeutet, einerseits von der Antriebskomponente und sogar [sic] von der Antriebswelle und der damit verbundenen beweglichen Ausrüstung abhängig, und andererseits von dem (den) angetriebenen Ausrüstungsteil(en); es ist daher für eine gegebene Anwendung nicht immer möglich, sie in strenger Übereinstimmung mit den Berechnungen zu dimensionieren, wodurch folglich der Wirkungsgrad und die mechanische Stabilität der betreffenden Komponenten beeinträchtigt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu überwinden, und ihr Gegenstand ist eine Antriebsvorrichtung, die genau an jede, wie auch immer geartete Anwendung angepaßt werden kann.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Antreiben mindestens eines Ausrüstungsteils von einer Antriebswelle aus bereitgestellt, die einen Drehschwingungsdämpfer für sich drehende Massen aufweist, wobei die Vorrichtung ein primäres Element, das an der Antriebswelle zu befestigen ist, und ein sekundäres Element aufweist, das mit dem mindestens einen Ausrüstungsteil zu verbinden ist, wobei das primäre Element einerseits über erste elastische Mittel mit einem Trägheitsring und andererseits über zweite elastische Mittel mit dem sekundären Element verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb die relative Drehverschiebung, falls vorhanden, zwischen dem sekundären Element und dem Trägheitsring eine relative Verschiebung mit Reibung ist.
Dank dieser Anordnung kommt die Wirkung dieser Reibungsmittel zu derjenigen des Trägheitsrings und des elastischen Elements hinzu, und auf diese Weise ist es durch Kombination dieser verschiedenen Wirkungen möglich, für einen vorgegebenen Raumbedarf die ideal geeignete Antriebsvorrichtung zu finden.
Vorteilhaft ist, daß zwischen dem sekundären Element und dem Trägheitsring Reibungsmittel vorgesehen sind.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist das sekundäre Element einen Kranz auf, der sich parallel zur Achse der Vorrichtung erstreckt, und der Kranz überdeckt zumindest teilweise den Trägheitsring, der eine dem Kranz zugewandte zylindrische Außenfläche aufweist, wobei die Reibungsmittel zwischen dem Kranz und der zylindrischen Außenfläche des Trägheitsrings angeordnet sind; vorteilhafterweise haben die Reibungsmittel die Form eines zylindrischen Rings und bilden folglich ein radiales Führungslager.
Eine Antriebsvorrichtung, in der das sekundäre Element einen Kranz aufweist, der zumindest teilweise eine zylindrische Außenfläche des Trägheitsrings überdeckt, ist bekannt; dies ist z. B. bei der Vorrichtung der Fall, die in dem oben bereits zitierten Dokument beschrieben wird und die keine Reibungsmittel, sondern ein Lager in Form eines zwischen dem primären Element und dem sekundären Element angeordneten Kugellagers aufweist; dies ist auch der Fall bei der Vorrichtung gemäß EP-A- 0667468, mit einem früheren Einreichungsdatum als dem der vorliegenden Anmeldung, jedoch veröffentlicht nach dem Einreichungsdatum der vorliegenden Anmeldung, welche Vorrichtung ebenfalls keine Reibungsmittel, sondern ein reibungsfreies Gleitlager aufweist, das zwischen dem sekundären Element und dem Trägheitsring angeordnet ist, wobei das Gleitlager aus einem gummiartigen elastischen Material besteht, in das Teilchen eingelagert sind, die den Verschleiß mindern und die Form stabilisieren.
Vorzugsweise ist der Kranz in der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ein Scheibenkranz für den Antrieb des mindestens einen Ausrüstungsteils mittels eines Riemens.
Vorteilhafterweise hat das primäre Element die allgemeine Form einer Rotationstrommel, die eine quer gerichtete Scheibe und einen axialen zylindrischen Ring aufweist, die durch einen leicht konischen Mantel miteinander verbunden sind, wobei die ersten elastischen Mittel zwischen dem Ring und dem Trägheitsring angeordnet sind.
Vorzugsweise sind die zweiten elastischen Mittel zwischen einer quer gerichteten Abdeckung des sekundären Elements und einer ringförmigen Tragfläche bzw. Lagerfläche einer am primären Element befestigten Gegenabdeckung angeordnet.
Vorteilhafterweise sind die zweiten elastischen Mittel vorgespannt; die Vorspannung wird durch eine quer gerichtete Stützabdeckung eines Stützelements sichergestellt, das an dem primären Element befestigt ist; die Stützabdeckung ist gegenüber der quer gerichteten Abdeckung des sekundären Elements positioniert; ein axiales Anschlagelement ist zwischen der Stützabdeckung und der quer gerichteten Abdeckung angeordnet.
Vorzugsweise sind Begrenzungsmittel bereitgestellt, um die Winkelverschiebbarkeit des sekundären Elements bezüglich des primären Elements zu begrenzen; die Begrenzungsmittel weisen mindestens eine Nase auf, die von der quer gerichteten Abdeckung des sekundären Elements getragen wird und sich axial in eine Öffnung erstreckt, die in der Stützabdeckung des Stützelements ausgebildet ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung;
Fig. 2 eine Teilansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, bezüglich Fig. 1 von links gesehen.
In Fig. 1 erkennt man eine Antriebsvorrichtung 10, die aufweist: ein primäres Element 11, das an einer Antriebswelle zu befestigen ist, zum Beispiel an der Motorwelle eines Kraftfahrzeugs, und ein sekundäres Element 21, das mit mindestens einem Ausrüstungsteil zu verbinden ist, zum Beispiel an einem Ausrüstungsteil des Fahrzeugs, wie etwa einem Wechselstromgenerator, einem Gebläse oder einem anderen Ausrüstungsteil, um das Ausrüstungsteil über die Antriebswelle anzutreiben.
Das Primärelement 11 besteht nach dem dargestellten Beispiel aus einer Scheibe 16, die mit Löchern 18 versehen ist, um sie durch Verschrauben an einem nicht dargestellten Flansch zu befestigen, der am Ende der Antriebswelle angebracht ist. Die Scheibe 16 trägt über einen verbindenden Mantel 12 von leicht konischer Form einen Drehring 13, der sich parallel zur Achse 20 der Vorrichtung 10 erstreckt, wobei die Achse 20 mit der Drehachse der Antriebswelle zusammenfällt.
Den Ring 13 umgibt ein Trägheitsring 15, an dem er über ein elastisches Element 14 befestigt ist, das im Preßsitz zwischen dem Trägheitsring 15 und dem Ring 13 montiert ist; eine derartige Einheit, an sich bekannt, bildet einen Dämpfer zur Dämpfung der Drehschwingungen der Antriebswelle, wobei die Trägheit des Rings 15 und die elastischen Eigenschaften des elastischen Elements 14, das häufig aus Elastomer besteht, natürlich an die dynamischen Eigenschaften der Antriebswelle angepaßt sind, und wenn insbesondere die Antriebswelle die Motorwelle eines Fahrzeugs ist, an alle beweglichen Teile des damit verbundenen Motors.
Der Trägheitsring 15 weist eine zylindrische Außenfläche 17 auf, deren Funktion weiter unten ersichtlich wird und die auf einer Seite durch einen Bund 19 von größerem Durchmesser begrenzt ist, der zu dem Trägheitsring 15 gehört und insbesondere das Auswuchten des Trägheitsrings 15 durch herkömmliche Materialabtragsverfahren gestattet.
Das sekundäre Element 21 wird von einer quer gerichteten Abdeckung 23 gebildet, mit der ein Scheibenkranz 22 verbunden ist. Die Abdeckung 23 des sekundären Elements 21 ist mit einem elastischen Ring 24 verbunden, der selbst am primären Element 11 befestigt ist; genauer gesagt, statt den elastischen Ring 24 direkt mit dem primären Element 11 zu verbinden, wird es vorzugsweise mit einer aufgeweiteten ringförmigen Tragfläche bzw. Lagerfläche 25 einer Scheibe 26 verbunden, die selbst drehbar mit der Scheibe 16 des primären Elements 11 verbunden ist: dank dieser Anordnung bilden das sekundäre Element 21 mit der Abdeckung 23 und dem Scheibenkranz 22, der elastische Ring 24 und die Scheibe 26 eine Baugruppe, die jeweils an die betreffende Anwendung angepaßt werden kann; vorteilhafterweise schließt sich die aufgeweitete Lagerfläche 25 genau an die leicht konische Form des Mantels 12 des primären Elements 11 an.
Der Scheibenkranz 22 überdeckt zumindest teilweise den Trägheitsring 15; genauer gesagt, die zylindrische Außenfläche 17 des Trägheitsrings 15 liegt dem Scheibenkranz 22 gegenüber; in dem so definierten Spalt zwischen der zylindrischen Außenfläche 17 des Trägheitsrings 15 und dem Scheibenkranz 22 sind Reibungsmittel angeordnet; diese Reibungsmittel sind in Form eines zylindrischen Rings 40 konstruiert, so daß sie außerdem ein radiales Führungslager für den Scheibenkranz 22 bilden; die Wirkung dieser Reibungsmittel addiert sich zu der des Trägheitsrings 15 und des elastischen Elements 14, das heißt, sie sorgen durch Reibung für eine zusätzliche Dämpfung, welche die Schwingungsdämpfung der Torsionseigenschwingung der Antriebswelle verbessert; dank dieser Anordnung ist es auch möglich, für einen gegebenen, zu stark beschränkten Raumbedarf einen Trägheitsring und/oder ein elastisches Element aufzunehmen, das/die richtig dimensioniert ist/sind, um die Beschränktheit des Raumbedarfs mit Hilfe dieser Reibungsmittel auszugleichen.
Die Funktion des elastischen Rings 24 besteht darin, Unregelmäßigkeiten der Antriebswelle herauszufiltern, indem er ihre Übertragung über den durch den Scheibenkranz 22 angetriebenen Riemen zu den Ausrüstungsteilen verhindert; dazu weist der elastische Ring 24 eine hohe Torsionselastizität auf; es ist bekanntlich vorteilhaft, den elastischen Ring 24 unter axialer Spannung zu montieren, um die Spannungen im Material während der aktiven Arbeitsphase zu vermindern; dazu wird ein Stützelement 31 vorgesehen; dieses Stützelement 31 weist eine Stützabdeckung 33 auf, die außen gegenüber der Abdeckung 23 des sekundären Elements 21 angeordnet ist; die Stützabdeckung 33 ist durch einen Verbindungskonus 32 mit einer Scheibe 36 verbunden; die Scheibe 36 ist am primären Element 11 befestigt; folglich sind die Scheiben 16, 26, 36 aneinander befestigt; dies läßt sich durch Punktschweißstellen und/oder durch Anschrauben der drei Scheiben an den Flansch am Ende der Antriebswelle erreichen, wobei die Scheiben 26 bzw. 36 Bohrungen 28 bzw. 35 aufweisen, die in Flucht mit den Bohrungen 18 der Scheibe 16 angeordnet sind, um Durchgänge 30 für Befestigungsschrauben zu bilden.
Ein axialer Anschlag 50, der zwischen der Abdeckung 23 des sekundären Elements 21 und der Stützabdeckung 33 des Stützelements 31 angeordnet ist, erleichtert die relative Verschiebung in Umfangsrichtung zwischen der Abdeckung 23 und der Stützabdeckung 33, wobei die relative Verschiebung durch den elastischen Ring 24 gedämpft wird, der unter axialem Druck montiert ist.
Da der elastische Ring 24 eine hohe Torsionselastizität aufweist, ist es vorteilhaft, die relative Bewegung in Umfangsrichtung zwischen dem primären Element 11 und dem sekundären Element 21 zu begrenzen, das heißt zwischen der Abdeckung 23 und der Stützabdeckung 33; dazu weist die Abdeckung 23 Nasen 27 auf, zum Beispiel drei Nasen 27, die in Umfangsrichtung regelmäßig beabstandet sind und in Übereinstimmung mit der Achse 20 in eine Öffnung 34 hineinwagen, die in der Stützabdeckung 33 ausgebildet ist.
Die axiale Positionierung der Abdeckung 23 bezüglich des Endes der Antriebswelle, die man durch die Stützabdeckung 33 mit Hilfe des axialen Anschlags 50 erreicht, ermöglicht außerdem die richtige Positionierung der Nuten oder Rillen des Scheibenkranzes 22.
Wie gezeigt wurde, ist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung von einfacher und wirtschaftlicher Konstruktion; sie weist einen Torsionsschwingungsdämpfer auf, der die beiden Hauptfunktionen der Dämpfung und Filterung in einer kompakten Baueinheit mit geringer Komponentenzahl erfüllt.

Claims

1. Vorrichtung zum Antreiben mindestens eines Ausrüstungsteils von einer Antriebswelle aus, die einen Drehschwingungsdämpfer für sich drehende Massen aufweist, wobei die Vorrichtung ein primäres Element (11) umfaßt, das dazu gedacht ist, an der Antriebswelle befestigt zu werden, und ein sekundäres Element (21), das dazu gedacht ist, mit dem mindestens einen Ausrüstungsteil verbunden zu werden, wobei das primäre Element (11) zum einen über erste elastische Mittel (14) mit einem Trägheitsring (15) und zum anderen über zweite elastische Mittel (24) mit dem sekundären Element (21) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb die relative Drehverschiebung zwischen dem sekundären Element (21) und dem Trägheitsring (15), wenn eine solche vorliegt, eine relative Verschiebung mit Reibung ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem sekundären Element (21) und dem Trägheitsring (15) Reibungsmittel bereitgestellt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das sekundäre Element (21) einen Kranz (22) aufweist, der sich parallel zur Achse (20) der Vorrichtung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz (22) den Trägheitsring (15), der eine zylindrische Außenfläche (17) aufweist, die dem Kranz (22) zugewandt ist, mindestens teilweise überdeckt, wobei die Reibungsmittel zwischen dem Kranz (22) und der zylindrischen Außenfläche (17) des Trägheitsrings (15) positioniert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsmittel die Form eines zylindrischen Rings (40) haben und so ein radiales Führungslager bilden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz (22) ein Scheibenkranz zum Antreiben des mindestens einen Ausrüstungsteils mittels eines Riemens ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das primäre Element (11) die allgemeine Form einer Rotationstrommel hat, die eine quer gerichtete Scheibe (16) und einen axialen zylindrischen Ring (13) umfaßt, die mittels eines leicht konischen Mantels (12) verbunden sind, wobei die ersten elastischen Mittel (14) zwischen dem Ring (13) und dem Trägheitsring (15) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten elastischen Mittel (24) zwischen einer quer gerichteten Abdeckung (23) des sekundären Elements (21) und einer ringförmigen Tragfläche (25) einer Gegenabdeckung (29), die am primären Element (11) befestigt ist, positioniert sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten elastischen Mittel (24) vorgespannt sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung axial ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Vorspannung durch eine quer gerichtete Stützabdeckung (33) eines Stützelements (31) gewährleistet wird, das am primären Element (11) befestigt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützabdeckung (33) der quer gerichteten Abdeckung (23) des sekundären Elements (21) gegenüber positioniert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stützabdeckung (33) und der quer gerichteten Abdeckung (23) ein axiales Anschlagelement (50) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Begrenzungsmittel dazu bereitgestellt werden, die Winkelverschiebbarkeit des sekundären Elements (21) relativ zum primären Element (11) zu begrenzen.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsmittel mindestens eine Nase (27) umfassen, die von der quer gerichteten Abdeckung (23) des sekundären Elements (21) getragen wird und sich axial in eine Öffnung (34) erstreckt, die in der Stützabdeckung (33) des Stützelements (31) gebildet ist.