DE19604160C1 - Drehzahladaptiver Tilger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen drehzahladaptiven Tilger, umfassend ein um eine Rotationsachse verdrehbares Nabenteil sowie mehrere Trägheitsmassen, die um von der Rotationsachse beabstandete Schwenkachsen in Richtung der Rotati­ onsbewegung schwenkbar sind, wobei jede Trägheitsmasse durch zwei in Um­ fangsrichtung beabstandete, sich parallel zur Rotationsachse erstreckende Bol­ zen in dem Nabenteil gelagert ist und wobei die Bolzen auf Kurvenbahnen ab­ rollbar sind, die im Bereich des Nabenteils ein U-förmig in Richtung der Rotati­ onsachse und im Bereich der Trägheitsmassen ein U-förmig in entgegengesetzter Richtung geöffnetes Profil haben.

Ein solcher Tilger ist aus der GB PS 598811 bekannt. Die Kurvenbahnen werden dabei durch Teilbereiche der Wandung von Bohrungen gebildet, die einen erheb­ lich größeren Durchmesser haben als die Bolzen. Bei Einleitung von Dreh­ schwingungen in einen solchen Drehschwingungstilger wälzen sich die Bolzen auf den die Bohrungen begrenzenden Wandungen, die die Kurvenbahnen bilden, ab, was dazu führt, daß sich der Abstand zwischen einer jeden Trägheitsmasse und der Rotationsachse im Verlauf einer jeden Einzel-Schwingung ständig ver­ ändert. Ein solcher Tilger hat eine der Drehzahl proportionale Eigenfrequenz, so daß Drehschwingungen mit Frequenzen, die der Drehzahl proportional sind, im gesamten Drehzahlbereich tilgbar sind. Derartige der Drehzahl proportionale Fre­ quenzen haben alle periodisch arbeitenden Maschinen, wie z. B. die Verbren­ nungsmotoren von Kraftfahrzeugen.

Bei dem bekannten, drehzahladaptiven Tilger werden die Bolzen und die Kurven­ bahnen bei nur drehender Welle aufeinander gepreßt. Sämtliche Trägheitsmas­ sen umkreisen die Rotationsachse bei gleichförmig drehender Welle stets im größtmöglichen Abstand. Dieser Zustand wird jedoch gestört, wenn die Dreh­ bewegung zum Erliegen kommt. Unter dem Einfluß der Gravitation verlagern sich dann sämtliche Teile hin zu einer Stelle, an der sie den kleinstmöglichen Abstand vom Erdmittelpunkt haben. Die in Umfangsrichtung des drehzahladap­ tiven Tilgers verteilten Trägheitsmassen und Bolzen haben somit in diesem Zu­ stand Abstände von der Rotationsachse, die voneinander verschieden sind.

Bei drehzahladaptiven Tilgern, die sich gelegentlich in einer Drehbewegung und gelegentlich in einem ruhenden Zustand befinden, macht sich der Übergang vom drehenden in den ruhenden Zustand insofern unangenehm bemerkbar, als sich die gerade auf der vom Erdmittelpunkt abgewandten Seite der Rotationsachse befindlichen Trägheitsmassen plötzliche herabfallen, wobei die Bolzen in der Bohrung plötzliche auf die jeweils gegenüberliegende, metallische Wandung auf­ schlagen. Dabei ergeben sich metallische Anschlaggeräusche. Der gleiche Effekt ist beim Einsetzen der Drehbewegung nach vorausgegangenem Stillstand zu be­ obachten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen drehzahladaptiven Tilger der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß die Lagerung der Träg­ heitsmassen am Anfang und am Ende einer Drehbewegung nicht mehr zu einer unzulässigen Geräuschbildung führen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem drehzahladaptiven Tilger der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Bolzen auf den von den jeweili­ gen Kurvenbahnen abgewandten Seiten durch eine Führungsbahn geführt sind. Die Bolzen werden durch die Führungsbahnen auf der von den Kurvenbahnen abgewandten Seite nach Überwindung eines geringen Spiels bereits abge­ stützt, bevor sich eine große Relativgeschwindigkeit ergibt. Das Auftreten von Anschlaggeräuschen läßt sich dadurch unter allen in Frage kommenden Be­ triebsbedingungen auf akzeptable Werte begrenzen.

Um die Sicherheit gegen betriebsbedingte Anschlaggeräusche noch weiter zu verbessern, hat es sich als vorteilhaft bewährt, wenn die Führungsbahnen aus polymerem Werkstoff bestehen, beispielsweise aus Polyurethan oder Polyamid.

Es ist auch möglich, einen elastomeren Werkstoff zu verwenden. Durch die elastischen Eigenschaften resultiert bei einer solchen Ausbildung eine besonders hochgradige Dämpfung von Anschlaggeräuschen.

Die Dämpfungsschichten können in Umfangsrichtung beiderseits in Anschlagflä­ chen enden, durch die die Umfangsbeweglichkeit der Bolzen auf einen festen Wert begrenzt ist. Die resultierende Öffnung, in der ein jeder Bolzen beweglich ist, ist von nierenförmigem Umriß. Sie wird in einem ersten Teilbereich durch die Kurvenbahnen begrenzt, auf der die Bolzen abrollbar sind, in einem zweiten Teil­ bereich durch die Führungsbahnen, durch die die Bolzen beim Nichtdrehen des Drehschwingungstilgers abstützbar sind und in Umfangsrichtung beiderseits durch die Anschlagflächen, die die Umfangsbeweglichkeit des Bolzens begren­ zen. Sämtliche Teilflächen gehen idealerweise unter Vermeidung von sprunghaf­ ten Richtungsänderungen kontinuierlich ineinander über.

Die Kurvenbahnen und die Führungsbahnen können Bestandteile von Einsatztei­ len bilden, die in Ausnehmungen des Nabenteils und/oder der Trägheitsmassen einclipsbar sind. Sie können hinsichtlich der Größe und Dimensionierung in Ab­ hängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall modifiziert sein und lassen es zu, den jeweiligen Tilger einem bestimmten Anwendungsfall in gezielter Weise anzu­ passen. Die Montage ist sehr einfach. Sie kann auch durch einfaches Einstecken in die Ausnehmungen erfolgen und die zusätzliche Verwendung von Klebstoffen, Verschraubungen und/oder Nieten einbeziehen.

Es hat sich als besonders vorteilhaft bewährt, wenn die Dämpfungsschicht durch unmittelbares Anformen und Verfestigen des sie bildenden Werkstoffkör­ pers mit den die Kurvenbahnen tragenden Einsatzstücken und Ausnehmungen verbunden ist. Dabei ergibt sich der sekundäre Vorteil einer gegenseitigen Ver­ klebung, eines Toleranzausgleichs zwischen den Einsatzstücken und den Aus­ nehmungen sowie eine wackelsichere Festlegung der Einsatzstücke in den Aus­ nehmungen. Die Einbringung und Verfestigung des die Dämpfungsschicht bil­ denden Werkstoffkörpers kann beispielsweise im Zuge eines Spritzprozesses erfolgen.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen weiter verdeutlicht. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Bauform eines drehzahladaptiven Tilgers in einer Ansicht von vorn,

Fig. 2 Ein Einsatzteil zum Einfügen in das Nabenteil bzw. die Tilger­ massen des drehzahladaptiven Tilgers nach Fig. 1,

Fig. 3 Einen drehzahladaptiven Tilger in quergeschnittener Darstellung.

Der in den Zeichnungen wiedergegebene drehzahladaptive Tilger umfaßt ein um eine Rotationsachse verdrehbares Nabenteil 1 sowie mehrere Trägheitsmassen 2, die um von der Rotationsachse 3 beabstandete Schwenkachsen der Rota­ tionsbewegung 4 mehr oder weniger folgend schwenkbar sind, wobei jede Trägheitsmasse 2 durch zwei in Umfangsrichtung beabstandete, sich parallel zur Rotationsachse 3 erstreckende Bolzen 5 in dem Nabenteil gelagert ist und wobei die Bolzen 5 auf Kurvenbahnen 6 abrollbar sind, die im Bereich des Nabenteils 1 ein U-förmig in Richtung der Rotationsachse 3 und im Bereich der Trägheitsmas­ sen 2 ein U-förmig in die entgegengesetzte Richtung geöffnetes Profil haben. Die Bolzen 5 werden auf den von den jeweiligen Kurvenbahnen 6 abgewandten Seiten durch eine Führungsbahn 7 geführt. Diese besteht aus einer Führungs­ schicht 8 aus polymerem Werkstoff, beispielsweise aus Gummi. Die Führungs­ bahnen 7 sind beiderseits durch Anschlagflächen 9 begrenzt, die zugleich die Umfangsbeweglichkeit des jeweiligen Bolzens 5 auf einen festen Wert begren­ zen. Der Durchmesser des Bolzens 5 ist so mit dem radialen Abstand zwischen der jeweiligen Kurvenbahn 6 und der zugehörigen Führungsbahn 7 abgestimmt, daß kein oder zumindest kein nennenswertes Spiel vorhanden ist.

Die Kurvenbahnen 6 und die Führungsbahnen 7 bilden Bestandteile von Einsatz­ teilen, die in Ausnehmungen 10 des Nabenteils 1 und der Trägheitsmassen 2 unverlierbar aufgenommen sind, beispielsweise durch Einclipsen. Der Umfang der Ausnehmungen 10 in den Trägheitsmassen (2) gemäß Fig. 2 wird durch ei­ ne gestrichelte Linie angedeutet. Die Trägheitsmassen 2 können auch einen von Fig. 2 abweichenden Umriß haben, beispielsweise einen rechteckig begrenzten Umriß. Die Herstellung ist bei einer entsprechenden Ausbildung zwar einfacher, jedoch ergibt sich zwangsläufig ein gewisser Verlust hinsichtlich der Größe der theoretisch erreichbaren Tilgermasse.

Die die Kurvenbahnen 6 bildenden Einsatzstücke 6.1/6.2 können auch lose die Ausnehmungen 10 eingefügt und durch nachträgliches Einformen der die Füh­ rungsbahnen 7 tragenden Dämpfungsschichten 8 mit den Ausnehmungen 10 und den Einsatzstücken 6.1 verklebt sein (Fig. 2). Dabei ergibt sich nicht nur ein wackelsicherer, spielfreier Sitz der Einsatzstücke 6.1 sondern darüber hinaus ei­ ne absolut präzise Zuordnung der Kurven- und Führungsbahnen 6,7 zu den Trägheitsmassen 2 bzw. zu der Rotationsachse des Nabenteils 1. Dem Auftreten von unerwünschten Unwuchterscheinungen während der Rotation des Tilgers läßt sich dadurch begegnen. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn die Einsatzstücke durch Strangpressen erzeugt sind. Sie verfügen hier­ durch über eine ausgezeichnete Oberflächenqualität. Die Ausnehmungen kön­ nen demgegenüber durch einen Stanzprozeß erzeugt sein. Die dabei zu beobach­ tenden Oberflächenungenauigkeiten werden beim Einformen des die Dämp­ fungsschichten 8 bildenden Werkstoffkörpers selbsttätig ausgeglichen.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 wird der Na­ benteil 1 im Bereich seines Außenumfangs durch einen Flansch gebildet, dem die Trägheitsmassen 2 in axialer Richtung beiderseits benachbart sind. Die Träg­ heitsmassen 2 sind in dem Nabenteil 1 auf Bolzen 5 gelagert, die auf den von den jeweiligen Kurvenbahnen 6 abgewandten Seiten radial durch eine Führungs­ bahn 7 geführt und in radialer Richtung abgestützt sind.

Die Bolzen 5 sind von zylindrischer Gestalt. Sie können bedarfsweise durch Rohre gebildet sein. Um ein Herausfallen in axialer Richtung zu verhindern, sind Kappen 11 aus Kunststoff vorgesehen, die unverrückbar an dem Nabenteil 1 festgelegt sind und die Bolzen 5 im Bereich der beiden Enden überdecken. In dem verbleibenden Freiraum 12 sind zugleich die Trägheitsmassen 2 aufgenom­ men. Sie werden neben den Bolzen 5 durch die Kappen 11 daran gehindert, ei­ ne, bezogen auf Fig. 3, abweichende Zuordnung zu dem Nabenteil 1 in axialer Richtung einzunehmen. Die Kappen 11 können auch aus Metall bestehen.

Die sich während der bestimmungsgemäßen Verwendung des gezeigten dreh­ zahladaptiven Tilgers ergebende Funktion besteht darin, daß sich eine Abwälz-Bewegung der Bolzen 5 auf den Kurvenbahnen 6 ergibt mit der Folge, daß sich der radiale Abstand zwischen den Trägheitsmassen 2 und der Rotationsachse 3 stetig verändert. Die Folge ist eine Tilgerwirkung, die im gesamten Drehzahlbe­ reich verfügbar ist.

Claims (10)

1. Drehzahladaptiver Tilger, umfassend einen um eine Rotationsachse dreh­ baren Nabenteil (1) sowie mehrere Trägheitsmassen (2), die um von der Rotationsachse (3) beabstandete Schwenkachsen der Rotationsbewegung (4) folgend schwenkbar sind, wobei jede Tilgermasse (2) durch zwei in Umfangsrichtung beabstandete, sich parallel zur Rotationsachse (3) er­ streckende Bolzen (5) in dem Nabenteil (1) gelagert ist und wobei die Bol­ zen (5) auf Kurvenbahnen (6) abrollbar sind, die im Bereich des Nabenteils (1) ein U-förmig in Richtung der Rotationsachse (3) und im Bereich der Trägheitsmassen (2) ein U-förmig in die entgegengesetzter Richtung ge­ öffnetes Profil haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (5) auf den von den jeweiligen Kurvenbahnen (6) abgewandten Seiten durch eine Füh­ rungsbahn (7) geführt sind.

2. Tilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (7) aus einer Dämpfungsschicht (8) aus einem polymeren Werkstoff be­ steht.

3. Tilger nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämp­ fungsschicht (8) aus einem elastomeren Werkstoff bestehen.

4. Tilger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämp­ fungsschicht (8) in Umfangsrichtung beiderseits in Anschlagflächen (9) endet, durch die die Umfangsbeweglichkeit der Bolzen (5) auf einen fe­ sten Wert begrenzt ist.

5. Tilger nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven­ bahnen (6) einen Bestandteil von Einsatzstücken (6.1/6.2) bilden.

6. Tilger nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatz­ stücke (6.1/6.2) und die Dämpfungsschichten (8) einen Bestandteil von Einsatzteilen bilden, die in Ausnehmungen (10) des Nabenteils (1) und der Trägheitsmassen (2) unverrückbar aufgenommen sind.

7. Tilger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Dämp­ fungsschichten (8) bildende Werkstoffkörper nach dem Einfügen der Ein­ satzstücke (6.1) in die Ausnehmungen (10) durch unmittelbares Anformen und Verfestigen mit den Ausnehmungen (10) und den Einsatzstücke (6.1) verbunden ist.

8. Tilger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Freiraum zwischen der Tilgermasse (2) bzw. Nabe (1) und den Einsatzstücken (6.1/6.2) vorhanden ist und daß der Freiraum mit dem Werkstoff der Dämpfungsschicht gefüllt ist und eine Toleranzausgleichsschicht (8.1, 8.2) bildet.

9. Tilger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Toleranzaus­ gleichsschicht (8.1, 8.2) und die Dämpfungsschicht einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind.

10. Tilger nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatz­ stücke (6.1) durch Strangpressen erzeugt sind.