DE2942157A1

DE2942157A1 - Torsionsschwingungsdaempfer

Info

Publication number: DE2942157A1
Application number: DE19792942157
Authority: DE
Inventors: Jun Robert Charles Bremer
Original assignee: Wallace Murray Corp
Current assignee: Wallace Murray Corp
Priority date: 1979-03-15
Filing date: 1979-10-18
Publication date: 1980-09-25
Also published as: JPS55123036A; FR2451512A1; JPS6222020B2; FR2451512B1; GB2043827A; US4200004A; CA1112079A; GB2043827B; SE434558B; SE7907720L; MX149413A

Description

- 3 Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung ist besonders nützlich beim Dämpfen von Torsionsschwingungen in Innenverbrennungsmaschinen. Torsionsschwingungen können als rückwärts und vorwärts erfolgende Verdrillungen der Kurbelwelle einer Innenverbrennungsmaschine aufgefaßt werden, die der einseitig gerichteten Hauptdrehung der Kurbelwelle überlagert sind. Ohne überwachung bzw. Steuerung führen solche Torsionsschwingungen vielfach zu einem Ausfallen der Kurbelwelle wie auch von anderen Teilen der Maschine oder ihres Kühlsystems, und zwar insbesondere dann, wenn eine der Resonanzfrequenzen der Kurbelwelle mit der jeweiligen Zündfrequenz des Motors oder einer bestimmten Harmonischen dieser Frequenz zusammenfällt. Nach der heutigen Theroie von Elastomer-Schwingungsdämpfern wird ein Teil der Torsionsschwingungsenergie, die durch die Kolbenbewegungen auf die Kurbelwelle übertragen wird, in dem Elastomer in Wärme umgewandelt. Das Elastomer kann dementsprechend als ein Abfluß oder Sumpf betrachtet werden, der ständig einen Teil der die Torsionsschwingungen begründenden Energie aufnimmt.

Wenn eine Innenverbrennungsmaschine mit verschiedenen Motordrehzahlen betrieben wird,ergeben sich an der Kurbelwelle mehrere Schwingungsfrequenzen. Im allgemeinen haben die meisten Antriebsund Dieselmaschinen herkömmlicher Gestaltung bei nicht vorhandenem Torsionsschwingungsdämpfer innerhalb des Drehzahlbetriebsbereiches der Maschine eine Resonanzfrequenz mit einer ziemlich großen Amplitude. Jedoch sind auch bei irgendeiner gegebenen Motordrehzahl Torsionsschwingungen von verschiedenen Schwingungsordnungen vorhanden, und diese Schwingungen können bedeutsam sein.

Die Aufgabe eines Torsionsschwingungsdämpfers besteht darin, die Amplitude von Torsionsschwingungen zu reduzieren. Eine solche Reduzierung führt zu einer Verminderung der Festigkeitserfordernisse der Kurbelwelle und somit zu einer Gewichtsabsenkung derselben

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Der Dämpfer hat einen direkten Einfluß auf die Kurbelwelle und unterdrückt auch Schwingungen verschiedener anderer Komponenten der Innenverbrennungsmaschine, die durch die Kurbelwellenschwingung beeinflußt werden.

Eine übliche Form einer solchen Dämpfungsvorrichtung enthält ein äußeres ringförmiges Trägheitsglied mit einer gewissen, bedeutenden Masse. Der innere Bereich dieses Rings ist an dem Elastomer-Ring befestigt, der seinerseits an einer Nabe oder einem anderen Element festgelegt ist,velches mit der sich drehenden Kurbelwelle eines Motors verbunden ist. Die Nabe und die Trägheitsglieder können aus Gußeisen bestehen. Beim Drehen der Kurbelwelle führt jedes sprungweise Aufbringen eines Drehmoments, was durch ein schnelles Verbrennen von Kraftstoff in einem Zylinder verursacht wird, zu einem leichten Beschleunigen des an den Kurbelwellenarm angrenzenden Metalls. Wenn das Metall aufgrund seiner Eigenelastizität oder Nachgiebigkeit zurückgestellt wird, dreht es sich etwas in der entgegengesetzten Richtung. Solche Kräfte führen zu Torsionsschwingungen in der Welle. In einem typischen Fall von Torsionsschwingungen führt eine Motorkurbelwelle, die sich mit 3000 ü/min dreht, gleichzeitig Winkelschwingungen aus, die eine Amplitude von 0,25 bis 1,0 Grad bei einer Frequenz von 150 bis 250 Hertz haben.JEs ist auf diesem Gebiet der Technik bekannt, daß eine Flüssigkeitsdämpfung von Torsionsschwingungen entweder allein oder in Verbindung mit einer Elastomer-Dämpfung von Torsionsschwingungen durchgeführt werden kann. Ein Beispiel für einen mit einer Elastomer-Dämpfung und einer Flüssigkeitsdämpfung arbeitenden Dämpfer ist in dem US-Patent 3 440 899 beschrieben. Bei diesem Aufbau ist ein Paar von ringförmigen Elastomer-Gliedern mit einer Mehrzahl von winkelmäßig versetzten Hohlräumen oder Taschen versehen, die mit einer viskosen Dämpfungsflüssigkeit gefüllt sind. Dieser Dämpfer führt eine elastische und eine viskose bzw. Flüssigkeitsdämpfung aus.

Eine bei dem Dämpfer gemäß dem obigen US-Patent beobachtete Problematik besteht darin, daß zuweilen ein Gleiten bzw. ein Schlupf zwischen dem Elastomer und entweder dem Trägheitsring oder der

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Nabe oder beiden Gliedern unter starken Torsionsbelastungen und Kräften auftritt. Ferner führen große Fluiddrücke, die in den die viskose Dämpfungsflüssigkeit aufnehmenden Taschen oder Vertiefungen auftreten und durch infolge großer Belastungen entstehender GuBEtiverformung begründet werden, zu einer Abnutzung des Elasto-■er-Gliedes.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Torsionsschwingungsdämpfers der genannten Art, bei dem diese Nachteile vermieden sind. ^:

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Torsionsschwingungsdäapfer der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgenäB durch die im Kennzeichen des Hauptamspruchs aufgeführten Merkmale aus. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen. DengemäE wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Grenzfläche zwischen dem Elastomer und der scheibenförmigen. Nabe zum Vermeiden eines Schlupfes verklebt, gewöhnlich mittels einer Vorvulkanisierungsbeleetung (pre-vulcanization load). Der radial innerste Abschnitt des Elastomer-Gliedes in dem ringförmigen Hohlraum des Trägheitsrings ist so gestaltet, daß er vor der Montage weiter bzw. breiter als der ringförmige Hohlraum ist. Nach der Montage ist somit der radial innerste Abschnitt des Elastomers in dem Hohlraum zusammengedrückt. Der radial äußerste Abschnitt des Elastomers in dem ringförmigen Hohlraum ist so gestaltet, daß er in Axialrichtung eine Abmessung hat, die kleiner oder gleich der Dicke des ringförmigen Hohlraums ist. Auf diese

Weise wird an den Seiten dieses Teils des Elastomer-Gliedes ein Ringraum für die Aufnahme einer Menge an viskos.er Dämpfungsflüssigkeit gebildet. Ein Film der Dämpfungsflüssigkeit bedeckt somit die radial äußersten Flächen des Elastomers in dem ringförmigen Hohlraum. Die Taschen stellen eine Art Reservoir für die Dämpfungsflüssigkeit dar. Es besteht keine Wahrscheinlichkeit für einen Schlupf zwischen der antreibenden Scheibe oder Nabe und dem Elastomer, wie bei dem zuvor genannten US-Patent, da sieb an der ; Grenzfläche zwischen der Scheibe und dem Elastomer keine Flüssigkeit befindet. Bei dem US-Patent neigt die Dämpfungsflüssigkeit I

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ORIGiNAL INSPECTED

zu einem Herausfließen aus den Flüssigkeitstaschen in den Grenzbereich zwischen, der Scheibe und dem Elastomer. Somit kann die Rampressionskraft an der Grenzfläche zwischen der Scheibe und dem Elastomer größer gemacht, werden, so daß kein Schlupf auftritt.

AIa direkte Kamsequenz der vergrößerten Kompression ergibt sich, dall die Möglichkeit des Eintretens von schädlichen Dämpfen, Gasen und Fremdstoff fern in den Bereich der Grenzfläche zwischen der Nabe sowie dem Elastomer und zwischen dem Trägheitsring sowie dem Elastomer vermindert: wird.

Der Trägheitsrlmg des Torsionsschwingungsdämpfers ist über das Elastomer-Glied· an die Nabe angekoppelt, die ihrerseits an einer

unterworfenen Welle befestigt ist. Der radial äußerste Abschnitt des Elastomers ist mit den winkelmäßig versetzten Taschen versehen, in die eine Dämpfungsflüssigkeit großer Viskosität eingebracht wird. Die Besonderheit der vorliegenden Erfindung, he&temt darin, daß der radial innerste Abschnitt des Elastomers im bezug auf den radial äußersten Abschnitt dicker gemacht wird.*, so daß er bei der Montage des Dämpfers komprimiert wird, während, die dünneren äußersten Bereiche nicht zusammengedrückt werden. Der dünne Film aus viskoser Flüssigkeit grenzt an !die dünneren Elastomer-Abschnitte an, so daß eine Funktion eines Flüssigkeitsdampfers vorliegt, während die dickeren Elastomer-Bereiche für ein elastisches Dämpfen der Torsionsschwingungen sorgen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - in einer halbseitigen Schnittansicht den oberen Teil eines Torsionsschwingungsdämpfers nach der vorliegenden

Erfindung und
Figur 2 - in eimer ähnlichen Ansicht ausschließlich ein Elastomer-Gliiedl im seinem Zustand vor dem Einsetzen in einen ringförmiigen Hohlraum eines Trägheitsrings aus Figur 1.

Im dien Zeichnungen bezeichnet die Hinweiszahl 10 einen Torsionsschwingungsdämpfer nach der vorliegenden Erfindung. Dieser ent- j

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hält ein Trägheitsglied oder einen Trägheitsring, der im Querschnitt allgemein U-förmig ist und aus zwei Teilen 12 sowie 13 besteht. Das Teil 13 ist in Form eines Haltebechers ausgebildet und bei 13a beispielsweise durch Walzen gekrimpft bzw. angewürgt (crimped). Die Bezugszahl 14 bezeichnet eine Nabe, die bei der vorliegenden Ausführungsform scheibenförmig ausgebildet ist und mit einer zu einer Innenverbrennungsmaschine gehörenden Kurbelwelle koppelbar ist, die sich um eine mit der Hinweiszahl 16 bezeichnete Achse dreht. Die Art der Befestigung der Nabe 14 an der Kurbelwelle ist bekannt und muß nicht näher beschrieben werden. Die Hinweiszahl 20 bezeichnet ein elastisches bzw. Elastomer-Glied, das ebenfalls einen allgemein U-förmigen Querschnitt hat und in eine ringförmige Aussparung oder einen Hohlraum in dem Trägheitsring paßt. Dieser Hohlraum wird von einem äußeren Wandungsbereich 22 und von Seitenwänden 24 begrenzt. Die Hinweiszahl 26 bezeichnet eine einer Mehrzahl von winkelmäßig verteilten Taschen oder Vertiefungen in den Seiten des radial äußersten Abschnitts des Elastomer-Gliedes 20. Die Hinweiszahl 28 bezeichnet eine Schleuderdichtung (slinger seal), die mit dem Elastomer-Glied 20 zusammenhängend ausgebildet ist und sich am radial innersten Abschnitt desselben befindet. Die Schleuderdichtung enthält Bereiche, deren axiales Ausmaß ausreicht, um den Eingang zu dem ringförmigen Hohlraum abzudecken, der von dem äußeren Wandungsbereich 22 und den Seitenwänden 24 begrenzt wird. Die Schleuderdichtung 28 schützt somit das innenliegende oder arbeitende Elastomer-Material vor korrodierenden Gasen, Dämpfen und dergleichen.

Die Hinweiszahl 30 bezeichnet irgendeinen von zwei viskosen Dämpfungsflüssigkeitsfilmen, die den Seitenflächen der radial äußersten Bereiche des Elastomer-Gliedes 20 zugeordnet sind und sich hierauf befinden. Die Taschen oder Vertiefungen 26 stehen mit dem Film in Strömungsverbindung. Der radial äußerste Bereich 34 des Elastomer-Gliedes 20 (siehe Figur 2) ist in dem in Figur 1 dargestellten Aufbau ungepreßt, wobei der Abstand zwischen diesen Seiten und den darauf zuweisenden Seitenwänden 24 des Teils 12 des Trägheitsrings den ringförmigen Raum für die viskose Dämpfungsflüssigkeit bestimmt. - 8 -

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Figur 2 zeigt den Aufbau des Elastomer-Gliedes 20 vor dem Einbauen in den vom äußeren Wandungsbereich 22 sowie den Seitenwänden 24 begrenzten Hohlraum des Trägheitsrings. Figur 2 zeigt, daß der radial innerste Abschnitt 32 des Elastomer-Gliedes ein größeres axiales Ausmaß als der radial äußerste Abschnitt 34 hat und demnach dicker ist. Etwa unter 45 Grad verlaufende schräge Kanten verbinden die äußeren Oberflächen der Abschnitte 32 und 34. Die Hinweiszahl 38 bezeichnet Schrägen, die zweckmäßigerweise an den radial äußersten Eckenbereichen der Elastomer-Glieder 20 angebracht werden.

Bei der Montage wird die Nabe 14 an den Wandungen des durchgehend ringförmigen Schlitzes 4 0 im Inneren des Elastomer-Gliedes 20 angeklebt. In ähnlicher Weise können die Seiten der Abschnitte 32 an entsprechenden Flächen der Seitenwände 24 des Trägheitsrings angeklebt werden. Die Dämpfungsflüssigkeit, gewöhnlich eine Silikon-Flüssigkeit, wird in den Taschen oder Vertiefungen 26 untergebracht und auch auf die Seitenwände des Abschnitts 34 des Elastomer-Gliedes 20 gespritzt. Die beiden Teile 12, 13 des Trägheitsrings werden nunmehr zusammengesetzt, wobei der äußere Rand des Elastomer-Gliedes 2 0 an dem äußeren Wandungsbereich 22 anliegt und hiervon leicht zusammengedrückt wird. Die in Figur 2 dargestellten Schrägen 38 werden in dem Aufbau etwas zusammengedrückt, wie es in Figur 1 dargestellt ist. Um den Aufbau zusammenzuhalten, wird das haltebecherförmige Teil 13 beispielsweise durch Walzen (rolling) an einem oder mehreren radialen Bereichen bei 13a gekrimpft bzw. angewürgt (crimped).

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Claims

G 51 994 -su 10017 WALLACE MURRAY CORPORATION, 2 99 Park Avenue, New York, N.Y. (USA) Torsionsschwingungsdämpfer Patentansprüche

1./Torsionsschwingungsdämpfer mit einem Trägheitsring, der über — ein ringförmiges Elastomer-Glied an eine ringförmige Nabe angekoppelt ist und einen ringförmigen Hohlraum aufweist, welcher den radial äußersten Abschnitt der Nabe aufnimmt, die sich in einen ringförmigen Schlitz in dem Elastomer-Glied erstreckt, wobei dieses ebenfalls in dem ringförmigen Hohlraum angeordnet ist und sich zwischen dem Trägheitsring sowie der Nabe befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der radial innerste Abschnitt (32) des Elastomer-Gliedes (20) in dem ringförmigen Hohlraum (40) zusammengedrückt ist bzw. unter Pressung steht, daß der radial äußerste Abschnitt (34) des Elastomer-Gliedes (20) in dem ringförmigen Hohlraum (40) druckfrei ist und daß sich ein Film (30) aus viskoser Flüssigkeit auf zumindest einer Seite des radial äußersten Abschnitts (34) des Elastomer-Gliedes (20) befindet, wodurch dieser radial äußerste Abschnitt (34) des Elastomer-Gliedes (20) in dem ringförmigen Hohlraum (40) mit dem zugeordneten Film (30) als ein Flüssigkeitsdämpfer und der radial innerste, zusammengedrückte Abschnitt (34) des Elastomer-Gliedes (20) in dem ringförmigen Hohlraum (40) als eine Torsionsfeder arbeiten.

2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Seite des radial äußersten Abschnitts (34) des Elastomer-Gliedes (20) mit Taschen (26) versehen ist, die die viskose Flüssigkeit enthalten und die sich zu dem Film (30) der viskosen Flüssigkeit öffnen sowie hiermit in Strömungsverbindung stehen.

3. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß ein Film (30) aus viskoser Flüssigkeit beide Seiten des radial äußersten Abschnitts (34) des Elastomer-Gliedes (20) bedeckt.

4. Torsionsschwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußerste Oberfläche des ringförmigen Elastomer-Gliedes (20) die radial äußerste Oberfläche (22) des ringförmigen Hohlraums (40) in dem Trägheitsring berührt und hieran anliegt.

5. Torsionsschwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der radial innerste Abschnitt (32) des Elastomer-Gliedes (20) vor der Montage des Torsionsschwingungsdämpfers (10) in axialer Richtung dikker als der radial äußerste Abschnitt (32) des Elastomer-Gliedes (20) ist.

6. Torsionsschwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Taschen (26) nur zu den an den Flüssigkeitsfilm (30) angrenzenden Elastomer-Seiten öffnen.

7. Torsionsschwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer-Glied (20) im axialen Halbschnitt eine U-Form hat und daß die Seiten der U-Form den durchgehenden ringförmigen Schlitz (40) bestimmen, der die Nabe (14) aufnimmt.

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