DE102014223135A1 - Torsion bar with damping properties - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Torsionsstab mit Dämpfungseigenschaften, vorzugsweise zur Anordnung zwischen einer auf einer Antriebsseite angeordneten Antriebseinheit und einer auf der Abtriebsseite vorgesehenen anzutreibenden Welle, wobei der Torsionsstab mindestens ein erstes und ein zweites Teil umfasst, wobei das zweite Teil gegenüber dem ersten Teil gegen eine Kraft, die von einer Dämpfungseinrichtung bereitgestellt wird, verdrehbar ist. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass der Torsionsstab (1) einen Stab (2), ein Mittelrohr (5) und ein Außenrohr (8) umfasst, wobei diese auf einer gemeinsamen Drehachse (10) gelagert sind und miteinander in Wirkverbindung stehen. Ein über den Stab (2) im Bereich der Antriebsseite A eingeleitetes Drehmoment D1 ist gedämpft im Bereich der Abtriebsseite an dem Außenrohr (8) abgreifbar.The invention relates to a torsion bar with damping properties, preferably for arrangement between a arranged on a drive side drive unit and provided on the driven side driven shaft, wherein the torsion bar comprises at least a first and a second part, wherein the second part relative to the first part against a force provided by a damper is rotatable. According to the invention, it is provided that the torsion bar (1) comprises a rod (2), a central tube (5) and an outer tube (8), which are mounted on a common axis of rotation (10) and are in operative connection with one another. A torque D1 introduced via the rod (2) in the region of the drive side A can be tapped off in the region of the output side on the outer tube (8).

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsstab mit Dämpfungseigenschaften, vorzugsweise zur Anordnung zwischen einer auf einer Antriebsseite angeordneten Antriebseinheit und einer auf der Abtriebsseite vorgesehenen anzutreibenden Welle, wobei der Torsionsstab mindestens ein erstes und ein zweites Teil umfasst, wobei das zweite Teil gegenüber dem ersten Teil gegen eine Kraft, die von einer Dämpfungseinrichtung bereitgestellt wird, verdrehbar ist.The invention relates to a torsion bar with damping properties, preferably for arrangement between a arranged on a drive side drive unit and provided on the driven side driven shaft, wherein the torsion bar comprises at least a first and a second part, wherein the second part relative to the first part against a force , which is provided by a damping device, is rotatable.

Den Torsionsschwingungen im Antriebsstrang wird heute mehr denn je Beachtung geschenkt. Zum einen sind im Kraftfahrzeugbau die Erregerquellen stärker geworden. Zum anderen lassen sich auf Gewicht und Wirkungsgrad optimierte Antriebsstränge leicht erregen. Als Folge ergibt sich eine Reihe von Komfortproblemen. Getrieberasseln und Brummen, insbesondere in den aus Verbrauchsgründen bevorzugten niedrigen Drehzahlbereichen, machen sich störend bemerkbar. Darüber hinaus können Lastwechselreaktionen auch zu Sekundärschäden führen.The torsional vibrations in the powertrain today more than ever paid attention. For one, the sources of excitation have become stronger in the automotive industry. On the other hand, it is easy to excite powertrains optimized for weight and efficiency. As a result, there are a number of comfort issues. Gear rattle and hum, especially in the preferred low fuel consumption reasons, make disturbing. In addition, load change reactions can also lead to secondary damage.

Denn bis jetzt wurden die Torsionsschwingungen überwiegend unter Geräusch- und Komfortgesichtspunkten gesehen. Dabei sollte auch beachtet werden, dass durch solche Schwingungen im Antriebsstrang, insbesondere bei Resonanzen, Beanspruchungen auftreten können, die das maximale Motormoment weit übertreffen.Because until now, the torsional vibrations were mostly seen from a noise and comfort point of view. It should also be noted that such vibrations in the drive train, especially in resonances, stresses can occur that far exceed the maximum engine torque.

Aber auch in anderen Bereichen sind Torsionsschwingungen bekannt. Bei Antriebssträngen einer Frackingpumpe werden derzeit keine auftretenden Torsionsschwingungen gedämpft. Dies liegt darin begründet, dass bisherige Lösungen zu groß bauen und zu umfangreich sind. Die herkömmliche Bauweise eines Torsionsstabs, um eine Dämpfung zu erreichen, benötigt eine große Baulänge. Diese steht aber in der Regel nicht immer zur Verfügung. Die Torsionsschwingungen führen aber zu einem großen Verschleiß, so dass Stillstandszeiten und Ausfallzeiten zu hohen Kosten führen. In der Regel wird bei der Anwendung solcher Antriebsstränge zum Betreiben einer Frackingpumpe die Antriebsleistung während der Nutzungszeit reduziert, um die Ausfallzeiten zu verringern. Daraus resultiert aber, dass die doppelte Anzahl von Abtriebsvorrichtungen benötigt wird, da sich die Maschinenzeit verdoppelt. But also in other areas torsional vibrations are known. In the case of drive trains of a fracking pump, no occurring torsional vibrations are currently damped. This is due to the fact that previous solutions are too large and too extensive. The conventional construction of a torsion bar to achieve a damping requires a large length. However, this is usually not always available. However, the torsional vibrations lead to a large wear, so that downtime and downtime lead to high costs. Typically, in the application of such powertrains to operate a fracking pump, the drive power during use is reduced to reduce downtime. The result, however, is that twice the number of output devices is required because the machine time doubles.

Es besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin, einen Torsionsstab mit Dämpfung bereitzustellen, bei dem durch Reduzierung der auftretenden Wechselmomente in einem Antriebsstrang insbesondere einer Frackingpumpe, die Betriebsstundenzahl unter Volllast erhöht werden kann.It is therefore the object of the invention to provide a torsion bar with damping, in which by reducing the alternating torques occurring in a drive train in particular a fracking pump, the number of operating hours can be increased under full load.

Die Lösung wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 bereitgestellt.The solution is provided by the characterizing features of claim 1.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine Reihenschaltung von Stab und Rohr vorzunehmen, so dass die Baulänge eines Torsionsstabs, der die Antriebs- mit der Abtriebsseite verbindet, stark verkürzt wird. Somit wird ein Torsionsstab mit Dämpfung in einer kompakten Bauweise bereitgestellt. Ohne Massenzuwachs innerhalb eines Antriebsstrangs kann auch der erfindungsgemäße Torsionsstab eingesetzt werden.The basic idea of the invention is to make a series connection of rod and tube, so that the overall length of a torsion bar, which connects the drive to the driven side, is greatly shortened. Thus, a torsion bar with damping is provided in a compact design. Without mass increase within a drive train, the torsion bar according to the invention can also be used.

Die Lösung der Aufgabe besteht somit darin, dass nicht nur ein einzelner Torsionsstab verwendet wird, sondern dieser mit torsionsweichen Rohren in Reihe geschaltet ist. Dies hat die Vorteile einer kompakten Bauweise bei sehr weicher Kennlinie.The solution to the problem is thus that not only a single torsion bar is used, but this is connected in series with torsionally soft tubes. This has the advantages of a compact design with a very soft characteristic.

Unter weichen Kennlinien wird verstanden, zu welchem Zeitpunkt und wie die Dämpfung wirkt. Der Stand der Technik kennt bei ausreichend großem Verdrehwinkel Dämpfungswinkel, die erst bei einer größeren einwirkenden Kraft diese dämpfen. Diese Dämpfung setzt schlagartig ein und wird somit als harte Kennlinie verstanden. Im Gegensatz hierzu setzt bei weichen Kennlinien die Dämpfung viel früher ein, jedoch nimmt sie mit zunehmender Kraft zu.Soft characteristics are understood at what time and how the damping acts. The prior art knows at sufficiently large angle of rotation damping angle, which attenuate this only with a larger acting force. This damping sets in suddenly and is thus understood as a hard characteristic. In contrast, damping starts much earlier in soft curves, but increases with increasing force.

Das Drehmoment wird auf der Antriebsseite in einen Stab eingeleitet. Am gegenüberliegenden Ende ist an dem Stab ein Übertragungsmittel, beispielsweise eine Verzahnung, vorgesehen. Über diese Verzahnung wird das Drehmoment auf ein über dem Stab angeordnetes Mittelrohr übertragen. Die gegenüberliegende Seite des Mittelrohrs liegt wiederum im Bereich der Antriebsseite. Hier ist ebenfalls ein Übertragungsmittel vorgesehen, das das Drehmoment auf ein über dem Mittelrohr drehbar gelagertes Außenrohr übertragen wird. Dessen freies Ende liegt wiederum im Abtriebsbereich. Dort kann über ein Übertragungsmittel, beispielsweise einer Verzahnung, das eingeleitete Drehmoment – bei Bedarf gedämpft – abgegriffen werden. Außenrohr, Mittelrohr und Stab sind auf der gleichen Drehachse angeordnet, wobei das Außenrohr auf dem Mittelrohr und das Mittelrohr auf dem Stab gelagert ist.The torque is introduced on the drive side in a rod. At the opposite end of the rod, a transmission means, such as a toothing, is provided. About this gearing the torque is transmitted to an arranged above the rod center tube. The opposite side of the central tube is in turn in the region of the drive side. Here, a transmission means is also provided, which is transmitted to the torque on an over the central tube rotatably mounted outer tube. Its free end is again in the output range. There, via a transmission means, such as a toothing, the torque introduced - attenuated if necessary - are tapped. Outer tube, center tube and rod are arranged on the same axis of rotation, wherein the outer tube is mounted on the central tube and the center tube on the rod.

Aufgrund der Übergänge in den Bereichen der Übertragungsmittel und auch der steifen bzw. weniger steifen Auslegung des Mittelrohrs werden Dämpfungen mit weichen Kennlinien erreicht.Due to the transitions in the areas of the transmission means and also the stiff or less rigid design of the center tube attenuations are achieved with soft characteristics.

Durch die technische Ausbildung des Torsionsstabs können sehr effizient die in einem Antriebsstand auftretenden Schwingungen, hervorgerufen durch Wechseldrehmomente, gedämpft bzw. reduziert werden. Eine deutliche Erhöhung der Betriebsstundenzeit und damit eine Reduzierung von Stillstands- und Ausfallzeiten ist die Folge. Durch die sehr weichen Kennlinien des Dämpfungsglieds sind die Bauteilbelastungen gering, Sekundärschäden werden zumindest reduziert.Due to the technical design of the torsion bar, the vibrations occurring in a drive position, caused by alternating torques, can be damped or reduced very efficiently. A significant increase in the operating hours and thus a reduction in downtime and downtime is the result. Due to the very soft characteristics of the attenuator, the component loads are low, secondary damage is at least reduced.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung sowie den Ansprüchen hervor.Further advantageous embodiments will become apparent from the following description, the drawings and the claims.

In 1 ist in perspektivischer Sicht und teilweise in Schnittdarstellung ein Torsionsstab 1 gezeigt.In 1 is a perspective view and partially in section a torsion bar 1 shown.

Ein Drehmoment D1 wird auf der Antriebsseite A in einen den Torsionsstab 1 umfassenden Stab 2 eingeleitet. Am gegenüberliegenden Ende 3 im Bereich der Abtriebsseite B ist an dem Stab 2 ein Übertragungsmittel 4, beispielsweise eine Verzahnung vorgesehen. Über diese Verzahnung wird das Drehmoment D1 auf ein erstes Teil übertragen, wobei das erste Teil ein über dem Stab 2 angeordnetes Mittelrohr 5 ist. Die gegenüberliegende Seite 6 des Übertragungsmittels 4 des Mittelrohrs 5 liegt wiederum im Bereich der Antriebsseite A. Hier ist ein weiteres Übertragungsmittel 7 vorgesehen, das das Drehmoment D1 auf ein über dem Mittelrohr 5 angeordnetes weiteres Teil überträgt. Dieses weitere Teil ist als drehbar gelagertes Außenrohr 8 ausgebildet. Dessen freies Ende liegt wiederum im Abtriebsbereich B. Dort kann über ein anderes Übertragungsmittel 9, beispielsweise einer Verzahnung, das eingeleitete Drehmoment D1 – bei Bedarf gedämpft – als Drehmoment D2 abgegriffen werden. Das Außenrohr 8, Mittelrohr 5 und Stab 2 sind auf der gleichen Drehachse 10 angeordnet, wobei das Außenrohr 8 über ein Lagerelement 11 auf dem Mittelrohr 5 und das Mittelrohr 5 über ein weiteres Lagerelement 12 auf dem Stab 2 gelagert ist. Das Lagerelement 11 ist im Bereich der Abtriebsseite B angeordnet, wohin gegen das weitere Lagerelement 12 im Bereich der Antriebsseite A angeordnet ist.A torque D1 is on the drive side A in a torsion bar 1 comprehensive staff 2 initiated. At the opposite end 3 in the area of the output side B is on the rod 2 a means of transmission 4 , For example, a toothing provided. Through this gearing, the torque D1 is transmitted to a first part, wherein the first part is above the rod 2 arranged center tube 5 is. The opposite side 6 the transmission means 4 of the center tube 5 again lies in the area of the drive side A. Here is another transmission means 7 provided that the torque D1 to one above the center tube 5 arranged further part transmits. This further part is as a rotatably mounted outer tube 8th educated. Its free end is again in the output region B. There can be another transmission means 9 , For example, a toothing, the introduced torque D1 - attenuated if necessary - are tapped as torque D2. The outer tube 8th , Center tube 5 and staff 2 are on the same axis of rotation 10 arranged, with the outer tube 8th via a bearing element 11 on the center tube 5 and the center tube 5 over another bearing element 12 on the bar 2 is stored. The bearing element 11 is located in the region of the output side B, where against the other bearing element 12 is arranged in the region of the drive side A.

Als Übertragungsmittel können anstelle der Verzahnung auch Mittel vorgesehen sein, die eine Kraftübertragung grundsätzlich ermöglichen.As a means of transmission, means may be provided instead of the toothing, which allow a power transmission in principle.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Torsionsstab 1 direkt einen Antriebsstrang einbaubar ist. Durch die durch die Ausgestaltung des Mittelrohrs 5 beeinflussbare Dämpfungskennlinie, ist eine weiche Kennlinie möglich.The invention is characterized in that the torsion bar 1 directly a drive train is installed. By through the design of the center tube 5 influenceable damping characteristic, a soft characteristic is possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Torsionsstab torsion bar

22

Stab Rod

33

Ende The End

44

Übertragungsmittel transmission means

55

Mittelrohr center tube

66

Seite page

77

Übertragungsmittel transmission means

88th

Außenrohr outer tube

99

Übertragungsmittel transmission means

1010

Drehachse axis of rotation

1111

Lagerelement bearing element

1212

Lagerelement bearing element

AA

Antriebsseite driving side

BB

Abtriebsseite output side

D1D1

Drehmoment torque

D2D2

Drehmoment torque

Claims (5)

Torsionsstab mit Dämpfungseigenschaften, vorzugsweise zur Anordnung zwischen einer auf einer Antriebsseite angeordneten Antriebseinheit und einer auf der Abtriebsseite vorgesehenen anzutreibenden Welle, wobei der Torsionsstab mindestens ein erstes und ein zweites Teil umfasst, wobei das zweite Teil gegenüber dem ersten Teil gegen eine Kraft, die von einer Dämpfungseinrichtung bereitgestellt wird, verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsstab (1) einen Stab (2), ein Mittelrohr (5) und ein Außenrohr (8) umfasst, die auf einer gemeinsamen Drehachse (10) gelagert sind und miteinander in Wirkverbindung stehen, – wobei der zur Einleitung eines auf der Antriebsseite A wirkende Drehmoments D1 vorgesehene Stab (2) an seinem gegenüberliegenden Ende 3 im Bereich der Abtriebsseite B ein Übertragungsmittel 4 vorsieht, über das das Drehmoment D1 auf das über dem Stab (2) angeordnetes Mittelrohr (5) übertragen wird, – wobei an der gegenüberliegenden Seite (6) des Mittelrohrs (5) im Bereich der Antriebsseite A ein weiteres Übertragungsmittel (7) vorgesehen ist, das das Drehmoment D1 auf das über dem Mittelrohr (5) drehbar gelagertes Außenrohr (8) überträgt, – wobei dessen freies Ende wiederum im Abtriebsbereich B angeordnet ist und in diesem Bereich über ein anderes Übertragungsmittel (9) das eingeleitete Drehmoment D1 als Drehmoment D2 abgegriffen wird. Torsionsstab with damping properties, preferably for arrangement between a arranged on a drive side drive unit and provided on the driven side shaft to be driven, wherein the torsion bar comprises at least a first and a second part, wherein the second part against the first part against a force from a Damping device is provided, is rotatable, characterized in that the torsion bar ( 1 ) a rod ( 2 ), a central tube ( 5 ) and an outer tube ( 8th ), which on a common axis of rotation ( 10 ) and are in operative connection with each other, - wherein the initiating a force acting on the drive side A torque D1 provided rod ( 2 ) at its opposite end 3 in the area of the output side B a transmission means 4 provides that the torque D1 on the above the rod ( 2 ) arranged center tube ( 5 ), where on the opposite side ( 6 ) of the central tube ( 5 ) in the region of the drive side A a further transmission means ( 7 ) is provided, the torque D1 on the above the center tube ( 5 ) rotatably mounted outer tube ( 8th ), wherein its free end is again arranged in the output area B and in this area via another transmission means ( 9 ) the introduced torque D1 is tapped as torque D2. Torsionsstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Außenrohr (8) über ein Lagerelement (11) auf dem Mittelrohr (5) gelagert ist.Torsion bar according to claim 1, characterized in that the outer tube ( 8th ) via a bearing element ( 11 ) on the central tube ( 5 ) is stored. Torsionsstab nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelrohr (5) über ein weiteres Lagerelement (12) auf dem Stab (2) gelagert ist. Torsion bar according to claim 1 or 2, characterized in that the central tube ( 5 ) via another bearing element ( 12 ) on the rod ( 2 ) is stored. Torsionsstab nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (11) ist im Bereich der Abtriebsseite B angeordnet.Torsion bar according to claim 2, characterized in that the bearing element ( 11 ) is arranged in the region of the output side B. Torsionsstab nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Lagerelement (12) im Bereich der Antriebsseite A angeordnet ist. Torsion bar according to claim 3, characterized in that the further bearing element ( 12 ) is arranged in the region of the drive side A.

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