DE19949206B4 - Kolbenmotor mit Drehschwingungstilger sowie Drehschwingungstilger für einen Kolbenmotor - Google Patents
Kolbenmotor mit Drehschwingungstilger sowie Drehschwingungstilger für einen Kolbenmotor Download PDFInfo
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kolbenmotor mit Drehschwingungstilger sowie einen Drehschwingungstilger zur Verwendung mit bzw. in einem Kolbenmotor.
- Derartige Drehschwingungstilger sind beispielsweise durch die
DE 195 19 261 A1 vorgeschlagen worden. Diese Drehschwingungstilger bzw. Drehschwingungsdämpfer besitzen ein ringförmiges Gehäuse, das mit einer Maschinenwelle verbunden ist und in dem ein Schwungring verdrehbar entgegen einer Viskositätsdämpfung gelagert ist. Der Drehschwingungstilger ist dabei auf die Stirnfläche eines Endbereiches der Kurbelwelle aufgeschraubt und hat einen verhältnismäßig großen Platzbedarf, der jedoch im modernen Automobilbau, insbesondere bei in Fahrtrichtung betrachtet quer eingebauten Motoren in den meisten Fällen nicht vorhanden ist. - Durch die
DE 40 25 848 A1 ist ebenfalls ein Drehschwingungstilger für Kolbenmotoren bekannt geworden mit Schwungringen, die mit der auf der Kurbelwelle des Motors montierten Nabe des Drehschwingungstilgers über Gummifedereinrichtungen drehelastisch verbunden sind. Die Nabe trägt dabei gleichzeitig ein Riemenprofil, über das z. B. Nebenaggregate und/oder die Nockenwelle des Motors antreibbar ist. - Weiterhin sind Drehschwingungstilger bekannt durch die ältere Anmeldung
DE 198 40 664 A1 , sowie durch dieDE 37 00 853 A1 , dieDE 36 33 584 A1 , dieDE 536 929 A , dieGB 478 286 A GB 441 155 A - Drehschwingungstilger werden eingesetzt, um unter anderem Torsionseigenfrequenzen von Kurbelwellen zu unterdrücken. In vielen Fällen ist eine solche Eigenfrequenz im Bereich von ca. 300–450 Hz vorhanden. Diese wird insbesondere durch die Ungleichförmigkeit infolge der in den Kolben stattfindenden Kompression und Expansion angeregt. Ein Schwingen in der Torsionsresonanz kann zum Bruch der Kurbelwelle führen, weshalb Drehschwingungsdämpfer bzw. Drehschwingungstilger eingesetzt werden.
- Um die gewünschte Schwingungstilgung zu erreichen, muß die Tilgerfrequenz ausreichend genau eingestellt sein. Wie der vorerwähnte Stand der Technik zeigt, bestehen die bekannten Bauformen von Schwingungstilgern aus wenigstens einem Massenring, der über eine Gummispur (Federelement als Energiespeicher) oder über eine über ein viskoses Medium hergestellte Verbindung mit einer Nabe bzw. einem Eingangsteil schwingfähig verbunden ist. Ein prinzipieller Nachteil dieser verwendeten Ausführungen besteht in der Temperaturabhängigkeit des verwendeten viskosen Dämpfermediums bzw. der Federrate des Gummimaterials, da eine wesentliche Abhängigkeit der gerade vorhandenen Tilgerfrequenz von der gerade vorhandenen Temperatur vorhanden ist. Zu berücksichtigen ist dabei, daß diese Tilger sich sehr nahe an der bei Betrieb sehr heißen Brennkraftmaschine befinden. Um diesen Nachteil teilweise zu kompensieren, werden größere Tilgermassen eingesetzt, so daß der Frequenzbereich, in dem nun der Tilger wirkt, vergrößert wird. Eine vergrößerte Zusatzmasse bzw. Tilgermasse führt jedoch zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch und zur Verringerung der Drehfreudigkeit des Motors.
- Der folgenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenmotor bzw. einen Tilger für einen solchen Kolbenmotor zu konzipieren, der eine hohe thermische Belastung zuläßt, wobei eine für den Einsatzfall optimale Tilgerwirkung erhalten bleiben soll. Insbesondere soll durch die konstruktive Ausgestaltung des Drehschwingungstilgers die thermische Auswirkung auf den Frequenzbereich, in dem der Tilger wirkt, verringert werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Drehschwingungstilgers soll weiterhin der für diesen erforderlichen Bauraum reduziert werden, so daß dieser auch in platzsparender Weise an einem Bauteil eines Kolbenmotors montiert werden kann. Weiterhin soll durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung von Drehschwingungstilgern eine einfache und kostengünstige Herstellung derselben ermöglicht werden.
- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann unter anderem dadurch gelöst werden, dass der Drehschwingungstilger innerhalb des Motorgehäuses angeordnet und von der Kurbelwelle getragen wird. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Drehschwingungstilgers können dessen relativ zueinander bewegbaren Bauteile automatisch durch das üblicherweise im Motorgehäuse vorhandene Öl geschmiert werden, wodurch der Verschleiß an den entsprechenden Bauteilen erheblich verringert werden kann.
- Die Erfindung sieht vor, dass zwischen dem Eingangsteil und wenigstens einer Trägheits- bzw. Tilgermasse des Schwingungstilgers zumindest ein Energiespeicher, wie insbesondere Schraubenfeder(-n), vorgesehen ist, wodurch die Tilgermasse gegenüber dem Eingangsteil federnd bzw. drehelastisch aufgehängt ist. Die Verwendung von Stahlfedern, wie insbesondere Schraubenfedern, hat den Vorteil, daß derartige Federn eine verhältnismäßig geringe Temperaturempfindlichkeit bezüglich deren Federeigenschaften aufweisen, wodurch gewährleistet werden kann, daß die Tilgerfrequenz bzw. der Frequenzbereich genau eingestellt werden kann und während des Betriebes auch praktisch unverändert erhalten bleibt. Es sind also keine erhöhten Tilgermassen erforderlich, so daß der Drehschwingungstilger verhältnismäßig klein ausgebildet werden kann. Der erfindungsgemäße Schwingungstilger kann also auch bei den im Motorgehäuse zu erwartenden Temperaturen von bis zu 130°C und auch darüber einwandfrei arbeiten. Vorteilhaft kann für die Schraubenfedern ein Wickelverhältnis dm/d ≤ 3 sein und die Oberfläche der Federn zu vergüten.
- Weiterhin ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Kurbelwelle im Bereich einer Kurbelwellenwange einen seitlich abgeflachten, zur Kurbelwellenachse radial verlaufenden Flanschbereich besitzt, weiterhin der Drehschwingungstilger U-förmig ausgebildet ist und den Flanschbereich derart umgreift, dass die durch die U-förmige Ausgestaltung gebildeten Seitenschenkel des Drehschwingungstilgers zumindest partiell am Flanschbereich zur Anlage kommen, wobei der Drehschwingungstilger und die Kurbelwelle axial miteinander verbunden sind.
- Für die Funktion des erfindungsgemäßen Drehschwingungstilgers kann es weiterhin von Vorteil sein, wenn zumindest zwischen dem Eingangsteil und der wenigstens einen Tilgermasse des Schwingungstilgers eine Reibungsdämpfungsvorrichtung vorhanden ist, die vorzugsweise parallel zu den Energiespeichern wirksam ist, wodurch eine Dämpfung der Energiespeicher erfolgt.
- Für manche Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn wenigstens eine Kurbelwellenwange einen Drehschwingungstilger trägt. Der Drehschwingungstilger kann dabei derart ausgestaltet sein, daß die entsprechende Kurbelwellenwange das Eingangsteil für den Drehschwingungstilger bildet. Es kann also die Tilgermasse an eine Kurbelwellenwange drehelastisch aufgehängt bzw. montiert werden.
- Für viele Anwendungsfälle ist es jedoch vorteilhaft, wenn der Drehschwingungstilger seitlich einer Kurbelwellenwange vorgesehen wird. Bei einer derartigen Anordnung kann der Drehschwingungstilger in vorteilhafter Weise ringartig ausgebildet werden und konzentrisch zu einem Lager- bzw. Kurbelwellenzapfen angeordnet sein. Der entsprechende Drehschwingungstilger kann weiterhin axial zwischen einer Kurbelwellenwange und einer zur Lagerung der Kurbelwelle dienenden Wandung des Motors vorgesehen werden. Für viele Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn der Drehschwingungstil ger auf einem Endzapfen der Kurbelwelle aufgenommen ist. In vorteilhafter Weise kann dieser Endzapfen derjenige sein, welcher demjenigen Ende der Kurbelwelle, welches über eine Kupplung mit einem Getriebe koppelbar ist – in axialer Richtung betrachtet – entfernt ist. Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch auch zweckmäßig sein, wenn der Drehschwingungstilger derart ausgestaltet ist, daß er an dem Endbereich der Kurbelwelle angeordnet bzw. montiert werden kann, welcher mit dem Getriebe über eine Kupplung verbindbar ist.
- Bei zusammengesetzten Kurbelwellen kann der Drehschwingungstilger in vorteilhafter Weise auch auf oder um einen anderen Kurbelwellenzapfen angeordnet werden. Auch kann es zweckmäßig sein, wenn mehrere Kurbelwellenzapfen jeweils einen Drehschwingungstilger aufnehmen.
- Vorteilhaft kann es sein, wenn das Eingangsteil des Drehschwingungstilgers starr mit der Kurbelwelle verbunden ist. Hierfür kann das Eingangsteil entweder mit einer Kurbelwellenwange oder einem Kurbelwellenzapfen drehstarr verbunden sein. Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch auch zweckmäßig sein, wenn das Eingangsteil des Drehschwingungstilgers über eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, wie insbesondere eine Rutschkupplung mit der Kurbelwelle antriebsmäßig verbunden ist.
- Für den Aufbau, die Anordnung und die Funktion eines erfindungsgemäßen Drehschwingungstilgers kann es vorteilhaft sein, wenn dieser zumindest ein ringförmiges Eingangsteil und wenigstens eine seitlich davon angeordnete Trägheitsmasse besitzt, die über Federn, vorzugsweise Schraubenfedern, mit dem Eingangsteil drehelastisch verbunden ist. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn wenigstens eine parallel zu den Federn geschaltete Reibungsdämpfung vorhanden ist. Diese Reibungsdämpfung kann unmittelbar durch Verspannung mittels eines Energiespeichers des Eingangsteiles und der Trägheitsmasse erzeugt werden.
- Der in den Kolbenmotor einzubauende Drehschwingungstilger bzw. der an die Kurbelwelle eines Kolbenmotors zu montierende Drehschwingungstilger kann in vorteilhafter Weise zwei axial beabstandete, drehfest miteinander verbundene, ringförmige Scheibenkörper aufweisen, welche axial zwischen sich zumindest Bereiche eines ringförmigen Eingangsteils des Drehschwingungstilgers aufnehmen. In den Scheibenkörpern und im Eingangsteil können Ausnehmungen bzw. Ausschnitte vorgesehen sein zur Aufnahme von zwischen diesen Bauteilen wirksamen Energiespeicher, wie insbesondere Schraubenfedern. In vorteilhafter Weise kann zwischen wenigstens einem Scheibenkörper und dem Eingangsteil ein Energiespeicher verspannt sein, der Bestandteil einer Reibeinrichtung ist. Für den Aufbau und die Funktion des Drehschwingungstilgers bzw. des mit einem solchen ausgerüsteten Kolbenmotors kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das Eingangsteil des Drehschwingungstilgers radial innerhalb der Federn einen axialen, hülsenförmigen Ansatz aufweist, welcher einen Kurbelwellenzapfen umgibt und zumindest zur radialen Lagerung der Kurbelwelle im Motorgehäuse dient. Der hülsenförmige Ansatz kann dabei – in axialer Richtung der Kurbelwelle betrachtet – offen sein. Zweckmäßig kann es jedoch auch sein, wenn der hülsenförmige Ansatz Abschnitte einer topfförmigen Anformung des Eingangsteiles bildet, wobei diese topfförmige Anformung den entsprechenden Endzapfen der Kurbelwelle umschließen kann. Der Boden der topfförmigen Anformung kann dabei an der Frontseite des Kurbelwellenzapfens anliegen. Weiterhin kann der Boden der topfförmigen Anformung wenigstens eine Ausnehmung besitzen, durch welche ein Befestigungsmittel, wie insbesondere eine Schraube zur Fixierung des Drehschwingungstilgers auf der Kurbelwelle hindurchgeführt werden kann.
- In vorteilhafter Weise ist zumindest das Eingangsteil des Drehschwingungsdämpfers als Blechformteil ausgebildet. Zur Bildung der Tilger – bzw. Trägheitsmassen kann ebenfalls in vorteilhafter Weise Blechmaterial verwendet werden. Derartige Teile können in besonders einfacher Weise durch Stanzen und ggf. Anprägen hergestellt werden. Bei manchen Anwendungsfällen kann es vorteilhaft sein, das Eingangsteil und/oder die Trägheitsmassen aus einem Schmiederohling zu fertigen, der anschließend fertig bearbeitet wird oder eine Schweißkonstruktion zu verwenden.
- Der zwischen dem Eingangsteil und der wenigstens einen der Trägheitsmasse des Drehschwingungstilgers vorgesehene Dämpfer kann in vorteilhafter Weise eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Energiespeichern aufweisen. Die die Energiespeicher beaufschlagenden Bauteile können dabei derart ausgebildet sein, daß zumindest einzelne Energiespeicher stufenweise und parallel zueinander zur Wirkung kommen, so daß mit zunehmendem Verdrehwinkel zwischen den entsprechenden Bauteilen die Verdrehsteifigkeit zunimmt. Dabei kann es von Vorteil sein, die beaufschlagenden Bauteile in Umfangsrichtung an das Profil der Energiespeicher so anzupassen, daß die Kraftübertragung homogen ist, beispielsweise können die Beaufschlagungseinrichtungen bei Verwendung von Schraubenfedern Anformungen auf weisen, die eine homogene Aufnahme insbesondere der Endwindungen, die besonders bruchgefährdet sein können, zulassen. Ebenfalls können zu diesem Zweck besonders ausgestaltete Aufnahmenäpfe vorgesehen sein. Weiterhin kann der Dämpfer eine über den gesamten möglichen Verdrehwinkel zwischen Eingangsteil und Tilgermasse wirksame Reibein richtung aufweisen. Weiterhin kann zwischen dem Eingangsteil und der Tilgermasse eine verschleppte Reibeinrichtung, die bei Drehsinnumkehr der Tilgermasse über einen bestimmten Verdrehwinkel ausgeschaltet wird, vorgesehen werden. Es kann auch vorteilhaft sein, den Drehschwingungstilger mit einer sogenannten Lastreibeinrichtung auszurüsten, welche ausgehend von einer Ausgangsposition bzw. neutralen Position des Drehschwingungstilgers erst nach einem bestimmten Relativverdrehwinkel der Tilgermasse gegenüber dem Eingangsteil einsetzt und bei Drehsinnumkehr zwischen Tilgermasse und Eingangsteil zumindest über einen Teilbereich über einen Energiespeicher in Richtung Ausgangsposition zurückgestellt wird. Selbstverständlich sind auch Kombinationen der einzelnen Reibeinrichtungen möglich. So kann z. B. der erfindungsgemäße Drehschwingungstilger sowohl eine über den gesamten Verdrehwinkel zwischen Tilgermasse und Eingangsteil wirksame Grundreibeinrichtung aufweisen als auch eine erst nach einem bestimmten Verdrehwinkel wirksam werdende verschleppte Reibeinrichtung und/oder Lastreibeinrichtung.
- Weiterhin kann es von Vorteil sein, den radial außen an eine Wange der Kurbelwelle derart anzubringen, daß der Tilger die Wange radial außen teilweise ersetzt und mit der verbleibenden Kurbelwellenwange verbunden ist. Von Vorteil kann dabei eine axiale und eine radiale Verbindung des Tilgers mit der Kurbelwelle sein. Dabei kann die radiale Verbindung, insbesondere Verschraubung des Tilgers an einem von der Kurbelwelle ausgebildeten Flanschbereich, an dem der beispielsweise hufeisenförmig aufgebaute Tilger mittels den beiden Schenkeln zur Anlage kommt, und die axiale Verbindung, insbesondere. Verschraubung bei Einsatz des Tilgers auf einer einer Stirnseite benachbarten Wange beispielsweise mittels einer Schraube, die vorteilhafterweise von der Stirnseite her in die Kurbelwelle eingeschraubt wird, erfolgen. Zusätzlich oder bei Verwen dung des Tilgers an einer einer Stirnseife nicht benachbarten Wange kann die axiale Festigkeit durch Ausbildung von parallel zur Kurbelwellenachse ausgebildeten Anlageflächen zwischen den Schenkeln und dem Flanschbereich erfolgen, wobei vorteilhafterweise an der Kurbelwelle derart ausgeprägte Vorsprünge vorgesehen sind, die von an den Schenkeln vorgesehenen Auslegern nahezu vollständig umgriffen werden und die Anlagefläche ausbilden. Senkrecht zu der Anlagefläche kann nun die Verschraubung von Tilger und Kurbelwelle vorgesehen sein. Vorteilhaft kann die Ausgestaltung der Ausleger derart sein, daß sie für die Vorsprüngen Taschen bilden und die Anlagefläche an den den Schenkeln abgewandten Seiten gebildet werden. Die Anlageflächen können zur Erhöhung der Wirksamkeit des Formschlusses mit einer Kerbverzahnung versehen sein.
- Zusätzliche Vorteile und Merkmale von erfindungsgemäßen Drehschwingungstilgern bzw. Kolbenmotoren mit solchen Tilgern gehen aus der folgenden Figurenbeschreibung hervor.
- Anhand der Figuren sei die Erfindung näher erläutert.
- Dabei zeigen
-
1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß angeordneten und ausgebildeten Drehschwingungstilger, der auf die Kurbelwelle eines Kolbenmotors montiert ist, -
2 einen Schnitt mit Ausbruch gem. der Linie II-II der1 , -
3 eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit eines Drehschwingungstilgers, der ähnlich wie derjenige gem.1 angeordnet ist, -
4 und5 eine andere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Drehschwingungstilgers, wobei5 einem Schnitt gem. der Linie V-V der4 entspricht, -
5a eine Einzelheit einer anderen Ausführungsvariante eines Drehschwingungstilgers, -
6 bis12 weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten von erfindungsgemäßen Drehschwingungstilgern und -
13 bis19 vereinfachte Ausgestaltungsmöglichkeiten von erfindungsgemäßen Drehschwingungstilgern mit Energiespeichern aus Kunststoff. - In
1 ist ein Detail einer Brennkraftmaschine1 dargestellt, welches das Gehäuse2 der Brennkraftmaschine1 andeutet, in dem eine Kurbelwelle3 verdrehbar gelagert ist. Von der Kurbelwelle3 ist ein Kurbelzapfen4 ersichtlich, der in bekannterweise zur Lagerung einer Schubstange (auch Pleuel genannt) dient, welche mit einem Kolben verbunden ist. -
1 ist lediglich eine prinzipielle Darstellung eines möglichen Aufbaus eines Kolbenmotors. Es wird daher bezüglich des genaueren Aufbaus von Kolbenmotoren auf die Fachliteratur verwiesen, z. B. Dubbel, „Taschenbuch für den Maschinenbau", 18. Auflage, Seiten P 80–P 87 sowie auf das „Kraftfahrtechnische Taschenbuch", 22. Auflage von „Bosch", Seiten 382–399. - Beidseits des Kurbelzapfens
4 erstreckt sich jeweils eine Kurbelwange5 , von denen sich auf der dem Kurbelzapfen4 abgewandten Seite jeweils ein axialer Wellenzapfen6 ,7 erstreckt. Die Wellenzapfen6 ,7 dienen zur Lagerung der Kurbelwelle3 in dem Gehäuse2 . Die Rotationsachse8 der Kurbelwelle3 stimmt mit der Rotationsachse der Wellenzapfen6 ,7 überein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zapfen6 ,7 über eine Gleitlagerung8 ,9 am Gehäuse2 gelagert. Anstelle von Gleitlagerungen können jedoch, wie an sich bekannt, auch Wälzlagerungen verwendet werden. Weiterhin ist bei dem in1 dargestellten Ausführungsbeispiel die gezeigte Kurbel beidseits über einen Zapfen6 ,7 gelagert. Wie jedoch aus dem voran zitierten Stand der Technik hervorgeht, kann bei Motoren mit mehreren Kolben, in Abhängigkeit der Kurbelfolge eine entsprechende Lagerung auch erst nach jeder zweiten oder dritten Kurbel erfolgen. - Das Gehäuse
2 des Kolbenmotors1 nimmt einen Tilger10 auf. Der Tilger10 besitzt ein Eingangsteil11 , das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel starr mit der Kurbelwelle3 verbunden ist, und zwar über eine Verschraubung12 , die mit der Achse8 fluchtet. Hierfür hat der Wellenzapfen6 eine entsprechende Gewindebohrung13 . Das Tilgereingangsteil11 kann jedoch auch in anderer Art und Weise mit der Kurbelwelle3 antriebsmäßig verbunden sein, z. B. über einen Formschluß, der z. B. über am Eingangsteil11 vorgesehene Profilierungen, welche mit an der Kurbelwelle3 angeordneten Gegenprofilierungen in Eingriff stehen, gebildet sein kann. Auch könnte das Eingangsteil11 mit der Kurbelwelle verstiftet oder verschweißt sein, z. B. mittels Preßschweißen, Widerstandspreßschweißen, Widerstandsschmelzschweißen, Strahlschweißen, Schutzgasschweißen oder Lichtbogenschmelzschweißen. Bezüglich der möglichen Schweißverfahren wird wiederum auf "Dubbel – Taschenbuch für den Maschinenbau, 18. Auflage, Seiten G4–G7" verwiesen. - Das Eingangsteil
11 besitzt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen ringförmigen, äußeren Bereich14 , der eine Tilgermasse15 trägt, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch zwei axial beabstandete und zwischen sich den ringförmigen Bereich14 aufnehmende, ringförmige Bauteile16 ,17 gebildet ist. Wie aus1 zu entnehmen ist, ist die dem ringförmigen Bauteil17 benachbarte Kurbelwange5 bezüglich ihrer Kontur derart ausgebildet, daß zumindest ein Teil des für das ringförmige Bauteil17 erforderlichen Bauraums geschaffen wird. Die beiden ringförmigen Bauteile16 ,17 sowie der dazwischen aufgenommene Bereich14 besitzen Ausnehmungen16a ,17a ,14a , in denen Energiespeicher aus Metall in Form von Schraubenfedern18 aufgenommen sind. Die Schraubenfedern18 widersetzen sich einer relativen Verdrehung zwischen der Tilgermasse15 und dem Tilgereingangsteil11 . Der zwischen der äußeren Gehäusewandung19 und der Kurbelwange5 aufgenommene Tilger10 ist zumindest in radialer Richtung über das Eingangsteil11 auf dem Endwellenzapfen6 zentriert und im Gehäuse2 gelagert. Hierfür besitzt das Eingangsteil11 einen sich axial erstreckenden hülsenförmigen Bereich20 , der sich radial innen an den ringförmigen Bereich14 anschließt. Der hülsenförmigen Bereich20 umgibt den Wellenzapfen6 vorzugsweise zumindest im wesentlichen spielfrei. In vorteilhafter Weise ist der Zapfen6 in den hülsenförmigen Bereich20 eingepreßt. Der hülsenförmige Bereich20 ist Bestandteil einer topfförmigen Anfor mung21 des Tilgereingangsteils11 . Der Boden22 der topfförmigen Anformung21 liegt an der Frontfläche23 des Wellenzapfens6 an und ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über die Verschraubung12 mit der Kurbelwelle3 fest verbunden. - Wie aus
1 ersichtlich ist, dient der axiale hülsenförmige Bereich20 unmittelbar zur Bildung der Lagerung8 . Der Tilger10 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf der axialen Seite der Kurbelwelle3 montiert, welche von der über eine Kupplung mit einem Getriebe verbindbaren Kurbelwellenseite abgewandt ist. Der bzw. ein Tilger10 könnte jedoch auch auf dem dem Getriebe zugewandten Ende bzw. dem Abtriebsende der Kurbelwelle3 angeordnet werden. Weiterhin könnte zumindest bei sogenannten zusammengesetzten Kurbelwellen der bzw. ein Tilger10 einer anderen Wange benachbart und innerhalb des Gehäuses angeordnet werden. - Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Abdichtung des Gehäuses auf dessen äußeren Seite ein Deckel
24 vorgesehen. Dieser Deckel24 kann z. B. mit dem Gehäuse dicht verschraubt sein, wobei hierfür gegebenenfalls eine Dichtung zwischengelegt werden kann. - Parallel zu dem Energiespeicher
18 ist zwischen der Tilgermasse15 und dem Eingangsteil11 eine Hysterese- bzw. Reibeinrichtung25 vorgesehen, die bei dem dargestellten Ausfführungsbeispiel einen radial innerhalb der Energiespeicher18 angeordneten Energiespeicher26 in Form einer Tellerfeder umfaßt. Die Tellerfeder26 ist axial zwischen dem ringförmigen Bauteil16 und dem Bereich14 verspannt, wodurch auch die axial fest mit der Scheibe16 verbundene andere Seitenscheibe17 gegen das Eingangsteil11 bzw. dessen ringförmigen Bereich14 gezogen wird Dadurch entsteht auch zwischen der Seitenscheibe17 und dem Eingangsteil11 ein Reibungseingriff. Die Scheiben16 und17 sind wie aus2 ersichtlich über Abstandsbolzen bzw. Niete27 fest verbunden. Die Verbindungsmittel in Form von Nieten27 erstrecken sich durch Ausnehmungen28 des Tilgereingangsteils11 . Die Ausnehmungen28 und die Verbindungsmittel27 sind dabei aufeinander derart abgestimmt, daß die Tilgermasse15 gegenüber dem Eingangsteil11 die für die Funktion des Tilgers10 erforderliche Relativverdrehung durchführen kann. Die Begrenzung dieser Relativverdrehung kann in vorteilhafter Weise durch auf Block gehen der Energiespeicher18 oder aber durch Anschlag der Abstandsmittel27 an den in Umfangsrichtung betrachteten Endbereichen der Ausnehmungen28 erfolgen. - Zur Reduzierung des für die Schraubverbindung
12 erforderlichen Bauraums kann auch wenigstens eine Senkschraube eingesetzt werden. Zur Bildung der Gleitlagerung8 kann die äußere Ringfläche des hülsenförmigen Bereiches20 mit einer entsprechenden Beschichtung versehen werden. Es kann außerdem vorteilhaft sein, wenn zumindest der hülsenförmige Bereich20 wenigstens im Bereich seiner äußeren Ringfläche gehärtet ist, z. B. durch Induktivhärten oder Strahlhärten. - Die Anordnung des Tilgers axial zwischen der ersten Kurbelwellenwange
5 und der benachbarten Wandung19 des Motorgehäuses2 bringt den Vorteil, daß die Schwungmasse bzw. Tilgermasse15 und der Flansch bzw. das Eingangsteil11 als geschlossene Blechringe ausgebildet werden können. - Die grundlegende Funktion des Tilgers
10 wird durch die Tilgermasse15 in Verbindung mit den Energiespeichern in Form von Druckfedern bzw. Schraubenfedern18 bestimmt. Die Druckfedern können zumindest teilweise vorgespannt sein, wobei diese Vorspannung in vorteilhafter Weise bis zur Hälfte des maximal möglichen Federweges der Druckfedern18 betragen kann. Diese Vorspannung kann jedoch auch größer oder kleiner sein. Durch entsprechende Vorspannung der Federn18 kann die Tilgermasse15 in Umgangsrichtung spielfrei am Eingangsteil11 angelenkt werden. - Die Energiespeicher
18 können in den ihnen entsprechend zugeordneten Aufnahmen14a ,16a ,17a derart aufgenommen sein bzw. die entsprechenden Aufnahmen14a ,16a ,17a in Bezug auf die ihnen zugeordneten Energiespeicher18 derart ausgebildet seien, daß eine mehrstufige Federkennlinie entsteht. Dadurch wird erzielt, daß die Verdrehsteifigkeit durch Zuschalten von Federstufen und in Abhängigkeit des Relativverdrehwinkels zwischen Tilgermasse15 und Eingangsteil11 zunimmt bzw. vergrößert wird. - Die durch Druckfedern
18 gebildeten Energiespeicher und die Tilgermasse15 sind derart bemessen, daß sich eine auf die Kurbelwelleneigenfrequenz abgestimmte Tilgerfrequenz ergibt. - Zusätzlich oder alternativ zur Reibungsdämpfungseinrichtung
25 kann eine geschwindigkeitsproportionale Dämpfung durch Öl in Spalten vorgesehen werden. Eine derartige geschwindigkeitsproportionale Dämpfung kann durch Einstellung eines entsprechend schmalen Spaltes zwischen wenigstens einer der Seitenscheiben16 ,17 und dem ringförmigen äußeren Bereich14 des Eingangsteiles11 erzeugt werden. - In vorteilhafter Weise kann die vorhandene Motorschmierung zur Verschleißminimierung der den Tilger
10 bildenden Bauteile sowie zur Wärmeabfuhr von diesen Bauteilen herangezogen werden. - Die Ausführungsform gemäß
3 unterscheidet sich gegenüber der gemäß den1 und2 dadurch, daß der das Eingangsteil111 des Schwingungstilgers110 bildenden Nabenflansch111 zweiteilig ausgebildet ist. Das Eingangsteil111 besteht hier aus einem ringförmigen Bauteil114 und einem hülsenförmigen Bauteil120 , das mit den radial inneren Bereichen des scheibenförmigen Bauteiles114 fest verbunden ist, im vorliegenden Falle durch eine Schweißverbindung121 . Diese Schweißverbindung121 kann in besonders vorteilhafter Weise durch Laserstrahlschweißen hergestellt werden. Es können jedoch auch andere Schweißverfahren verwendet werden, beispielsweise die bereits weiter oben erwähnten. Die Verwendung einer separaten Hülse ermöglicht eine bessere Bearbeitung derselben. Die Verbindung des Tilgers110 mit der Kurbelwelle103 kann über eine Schrumpfverbindung zwischen dem hülsenförmigen Bereich120 und dem freien Wellenzapfen106 erfolgen. Diese Verbindung kann jedoch auch in einer anderen Art und Weise geschehen, und zwar wie dies in Verbindung mit den1 und2 beschrieben wurde. Die äußere Fläche des hülsenförmigen Bereiches120 wird wiederum als Lagerfläche genutzt. Zur Bildung der Lagerung108 kann ähnlich, wie dies in1 angedeutet ist, zwischen dem hülsenförmigen Bereich120 und der diese aufnehmende Bohrung102a des Gehäuses102 ein Gleitlager eingesetzt werden. Es kann jedoch auch ausreichend sein, wenn die Ringfläche der Bohrung102a und/oder die äußere Ringfläche des hülsenförmigen Bereiches120 mit einer entsprechenden Beschichtung zur Bildung einer Gleitlagerung versehen ist. Die Bohrung102a könnte auch derart ausgebildet werden, daß zwischen dem hülsenförmigen Bereich120 und dieser Bohrung102a bzw. dem Gehäuse102 ein Wälzlager eingesetzt werden kann. - Zur drehfesten Verbindung zwischen dem Eingangsteil
111 und dem Wellenzapfen106 kann auch eine Polygonverbindung Verwendung finden. Hierfür brauchen lediglich die radial äußere Fläche des Wellenzapfens106 und die radial innere Fläche des axialen Ansatzes120 entsprechend ausgebildet werden. - Bei der Ausführungsform gemäß
3 ist die Gehäusewandung119 im Bereich des Wellenzapfens106 axial geschlossen ausgeführt, wodurch keine zusätzliche Dichtkappe erforderlich ist. - Die Gehäuse
2 ,102 können in vorteilhafter Weise aus mehreren Gehäuseteilen bestehen, die im Bereich der Wellenzapfen der entsprechenden Kurbelwelle aneinander anliegen und verbunden sind. Es sind jedoch auch andere Bauformen möglich, die aus dem bereits erwähnten Stand der Technik zu entnehmen sind. - Die grundlegende Funktion des in
4 und5 dargestellten Tilgers210 wird durch die Trägheits – bzw. Tilgermassen215 in Verbindung mit den als Schraubenfedern ausgebildeten Druckfedern218 bestimmt. Die Tilgermassen215 und die diesen jeweils zugeordneten Druckfedern218 sind in einem Gehäuse230 aufgenommen, das im vorliegenden Beispiel im wesentlichen einteilig ausgebildet ist. Hierfür besitzt das Gehäuse230 entsprechend Aufnahmen bzw. Aufnehmungen231 , die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in axialer Richtung offen sind. Die Tilgermassen215 sind als Kreissegmente ausgebildet, die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine verhältnismäßig große Dicke besitzen. In vorteilhafter Weise können derartige Tilgermassen als Sinterteile hergestellt werden. Das Gehäuse230 bildet radial außen bogenartige Abschnitte232 , an denen sich die Trägheitsmassen215 , insbesondere unter Fliehkrafteinwirkung, abstützen können. Dadurch entsteht eine fliehkraftabhängige Reibungsdämpfung zwischen den Trägheitsmassen215 und dem Gehäuse230 . Die in Umfangsrichtung betrachtet beidseits einer Tilgermasse215 angeordneten Druckfedern sind vorgespannt, und zwar derart, daß bei voller Komprimierung des auf der einen Seite vorgesehenen Energiespeichers218 der auf der anderen Seite vorgesehene Energiespeicher218 noch eine gewisse Vorspannung aufweist. Dadurch wird gewährleistet, daß die Federn218 einwandfrei sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung innerhalb der Ausnehmungen231 geführt werden können. Weiterhin wird dadurch gewährleistet, daß die Trägheitsmassen215 stets spielfrei zwischen den ihnen jeweils zugeordneten Druckfedern218 gehaltert bzw. eingespannt sind. Die Druckfedern218 und die Tilgermassen215 sind derart bemessen, daß sich eine auf die Kurbelwelleneigenfrequenz abgestimmte Tilgerfrequenz ergibt. - Die Ausnehmungen
231 des Gehäuses230 sind seitlich über aufgesetzte Bauteile in Form von ringförmigen Blechen233 ,234 verschlossen. Die Blechteile233 ,234 können dabei mit dem Gehäuse230 verschweißt und/oder vernietet und/oder verstemmt sein. - Wie insbesondere aus
5 hervorgeht, ist der Drehschwingungstilger210 – in Ansicht bzw. im Querschnitt betrachtet – sattel- bzw. hufeisenförmig ausgebildet und auf einer Kurbelwange205 aufgenommen. Der Schwingungstilger215 ist dabei von der dem Kurbelzapfen204 abgewandten Seite der Kurbelwange205 her radial aufsteckbar. Die seitlichen Bereiche des hufeisenförmigen Gehäuses230 bilden Abschnitte235 ,236 , die seitlich an der Kurbelwange205 anliegen und auf radialer Höhe des Kurbelzapfens204 mittels Querschrauben237 mit der Kurbelwelle203 fest verbunden sind. Die zu den Federn218 parallel wirksame Reibungsdämpfung kann, wie bereits erwähnt, durch Reibung der Trägheitsmassen215 an Gehäusebereichen232 erfolgen, wobei diese Reibung fliehkraftabhängig ist. - Zumindest eine Kammer
231 kann eine Verbindung mit der Motorschmierung bzw. Kurbelwellenlagerschmierung aufweisen, wodurch eine Verschleißminimierung an den relativ zueinander bewegbaren Bauteilen erfolgen kann und darüberhinaus auch noch zusätzlich eine geschwindigkeitsproportionale Dämpfung und/oder eine Dämpfung durch Verdrängung von Öl ermöglicht wird. - Eine weitere Möglichkeit, einen Dämpfungseffekt zu erzielen, besteht in der Anordnung von Energiespeichern, wie z. B. Blattfedern oder Tellerfedern, zwischen wenigstens einer Tilgermasse
215 und wenigstens einem der Seitenbleche233 ,234 . - In
5 ist auf der linken Seite eine Alternative zur Anordnung bzw. Abstützung einer Tilgermasse215 strichiert angedeutet. Die Tilgermasse215 kann eine Ausnehmung240 aufweisen, in der ein Energiespeicher, vorzugsweise eine Schraubenfeder, vorgespannt aufgenommen ist. Der Energiespeicher241 ist dabei zwischen der entsprechenden Tilgermasse215 und einem mit der Kurbelwelle203 fest verbundenen Bauteil, das im vorliegenden Falle durch das Gehäuse230 gebildet ist, verspannt. Dadurch wird die Träg heitsmasse215 radial nach innen gedrängt, so daß sich diese an dem inneren Bereich242 des Gehäuses230 abstützt. Die Ausnehmung240 und die Feder241 sind dabei derart ausgebildet und angeordnet, daß die entsprechende Trägheitsmasse215 in Umfangsrichtung den erforderlichen Schwingwinkel ausführen kann. Durch entsprechende Auswahl der Vorspannung der Feder241 kann nun die durch die entsprechende Tilgermasse215 erzeugte drehzahl- bzw. fliehkraftabhängige Reibung eingestellt bzw. variiert werden. So kann z. B. bei geringen Drehzahlen keine oder nur eine geringe Reibung durch die Tilgermasse215 erzeugt werden. Wenn die auf die Tilgermasse215 einwirkende Fliehkraft zumindest annähernd im Gleichgewicht steht mit der durch die Feder241 erzeugte Radialkraft, so ist praktisch keine bzw. nur eine kleine Reibungsdämpfung vorhanden. Dieses Gleichgewicht stellt sich bei einer bestimmten Drehzahl bzw. innerhalb eines Drehzahlbereiches ein. Unterhalb dieser Drehzahl bzw. dieses Drehzahlbereiches kann die Reibungsdämpfung mit zunehmender Drehzahl abnehmen und oberhalb dieser Drehzahl bzw. dieses Drehzahlbereiches kann die Reibungsdämpfung mit zunehmender Drehzahl zunehmen. - Obwohl lediglich eine Wange
205 einer Kurbel einen Tilger210 tragen kann, ist es vorteilhaft, wenn beide Wangen einer Kurbel einen entsprechenden Tilger210 tragen. Bei Kurbelwellen für eine Vielzahl von Kolben können die einzelnen Tilgereinheiten210 entsprechend den Erfordernissen verteilt auf an einzelne Kurbelwangen montiert werden. Durch gezielte Verteilung der Tilgereinheiten ist auch ein Massenausgleich der Kurbelwelle möglich, wodurch auch deren Unwucht zumindest auf ein vertretbares Maß minimiert werden kann. - Bei einem Ausführungsbeispiel entsprechend dem Detail gem.
5a setzt sich das Gehäuse330 aus mehreren Teilen zusammen, die erst in Verbindung miteinander ein stabiles Gehäuse bilden. Die entsprechenden Tilgermassen315 sind jedoch zumindest im wesentlichen in ähnlicher Weise im Gehäuse330 aufgenommen, wie die Tilgermassen215 gem. den4 und5 . - Die Kurbelwelle
303 und das Gehäuse330 des Tilgers310 sind derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt, daß der Tilger310 mit der Kurbelwelle303 über in Längsrichtung belastete Schrauben337 verbunden sind. - Der in den
6 bis8 dargestellte Tilger410 besitzt, wie insbesondere aus7 hervorgeht, eine U-förmige Gestaltung und ist mit der Kurbelwelle403 im Bereich einer Kurbelwange405 über Schrauben437 verbunden und zwar in ähnlicher Weise wie dies im Zusammenhang mit den4 und5 für den Tilger210 beschrieben wurde. - An sich bildet der Tilger
410 eine Kurbelwange beziehungsweise ersetzt eine solche zumindest teilweise. Der Hauptteil der oszillierenden Trägheits- beziehungsweise Tilgermassen wird durch zwei Seiten- beziehungsweise Gegenscheiben415 ,416 gebildet, welche durch axiale Niete450 miteinander verbunden sind. Für diese Verbindung können jedoch auch Schrauben oder Schweißverbindungen Verwendung finden, wobei dann zumindest eine der Gegenscheiben415 ,416 axiale Laschen aufweisen kann, um diese Verbindungen herzustellen. - Die Gegenscheiben
415 ,416 sind beidseits eines sich radial erstreckenden in Umfangsrichtung kreissegmentförmig ausgebildeten Flansches451 eines Trägerteiles bezie hungsweise Gehäuses430 angeordnet. Das Trägerteil430 besitzt einen radial inneren axial sich erstreckenden Bereich452 und radial äußeren sich axial erstreckenden Bereich453 . In etwa mittig gegenüber diesen Bereichen452 ,453 erstreckt sich der Flansch451 . Das Trägerteil430 bildet somit beidseits des Flansches451 axiale Aufnahmen, in denen die Gegenscheiben415 ,416 zumindest teilweise enthalten und geführt sind. Die Scheiben415 ,416 stützen sich unter Fliehkrafteinwirkung an dem axialen Bereich453 ab, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel unter Zwischenlegung von Lagerteilen454 ,455 , die zum Beispiel aus einem Reib- oder Gleitwerkstoff hergestellt sein können. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Kunststofflager mit entsprechenden Reib- beziehungsweise Gleiteigenschaften. Die Lagerteile454 ,455 sind hier, wie aus7 ersichtlich, über schwalbenschwanzähnliche Verbindungen456 mit den Scheiben415 ,416 verbunden. Es ist also eine formschlüssige Verbindung zwischen den einander zugeordneten Bauteilen415 ,454 und416 ,455 vorhanden. Zusätzlich oder alternativ können die einander zugeordneten Bauteile miteinander verklebt, verstemmt oder verschweißt sein. - Die zwischen dem Trägerteil
430 und den Gegenscheiben415 ,416 wirksamen Druckfedern418 sind in Aufnahmen- beziehungsweise Ausnehmungen457 ,458 der Gegenscheiben415 ,416 sowie in Aufnahmen- beziehungsweise Ausnehmungen459 ,460 des Trägerteils430 beziehungsweise des Flansches451 aufgenommen. Durch entsprechende Ausbildung der Aufnahmen457 ,458 ,459 ,460 werden die Federn418 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung im Tilger410 gesichert. Die Länge der Federn418 und die längenmäßige Abstimmung der Aufnahmen457 ,458 in bezug auf die entsprechend zugeordneten Aufnahmen459 ,460 ist vorzugsweise derart getroffen, das zumindest die in7 in Umfangsrichtung des Tilgers410 betrachteten beiden Endfe dern418 eine Vorspannung aufweisen und zwar vorzugsweise derart, daß bei voller Komprimierung des auf der einen Seite vorgesehenen Energiespeichers418 der auf der anderen Seite vorgesehene Energiespeicher418 noch eine gewiße Vorspannung aufweist. Die dadurch erzielbare Wirkung wurde im Zusammenhang mit den Federn218 gemäß4 und5 bereits beschrieben. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn auch die in7 – in Umfangsrichtung betrachtet – mittleren Federn418 gegeneinander verspannt sind. - Aus
7 ist ersichtlich, daß die Ausnehmung460 im Flansch451 die beiden mittleren Federn418 aufnimmt, wobei zwischen den einander zugewandten Endbereichen dieser beiden Federn418 radiale Bereiche461 der Gegenscheiben415 ,416 sich erstrecken. Dadurch sind diese mittleren Federn418 in Reihe geschaltet. Wie insbesondere aus8 ersichtlich ist, ist zur Erzeugung einer Grundreibung ein Energiespeicher, hier in Form wenigstens eines axial gewellten Ringes462 , vorgesehen. Der Energiespeicher ist axial zwischen der Gegenscheibe416 und dem Flansch451 verspannt. Zwischen dem Energiespeicher462 und dem Flansch451 ist eine Abstützscheibe beziehungsweise Reibscheibe463 vorgesehen. Zwischen der Gegenscheibe415 und dem Flansch451 ist ebenfalls eine Zwischenscheibe beziehungsweise Reibscheibe464 angeordnet. Durch entsprechende Verdickung des Flansches451 und/oder der Gegenscheiben415 ,416 können die Scheiben463 ,464 auch entfallen. - Wie bereits erwähnt, erfolgt die Befestigung des Tilgers
410 an der Kurbelwelle403 mittels Querschrauben437 . Die kurbelwellenseitige Abstützung der auf den Tilger410 einwirkenden Fliehkraft erfolgt zusätzlich beziehungsweise weitgehend über einen formschlüssigen Umgriff beziehungsweise Eingriff465 ,466 des Kurbelwellenflansches be ziehungsweise Kurbelwellennabenkörpers405 durch das Trägerteil430 . Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß den6 und7 ist dieser formschlüssige Umgriff beziehungsweise Eingriff465 ,466 als Prismenführung ausgebildet. Hierfür besitzen die seitlichen Bereiche des im Querschnitt U-förmigen Trägerteils430 ensprechend ausgebildete Vorsprünge467 , welche in entsprechend angepasste Vertiefungen beziehungsweise Nuten468 der Kurbelwelle403 eingreifen. Es können die Vorsprünge jedoch auch am Bereich405 angeformt sein und die Vertiefungen bzw. Nuten am Trägerteil430 . Bei der Ausführungsform gemäß9 ist der die auf den Tilger510 einwirkende Fliehkraft abfangende Umgriff566 – im Querschnitt betrachtet – rechtwinkelig ausgebildet. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Fliehkräfte, welche auf den Tilger einwirken, praktisch zu keiner Belastung der Schrauben537 führen. Die Befestigung des Tilgers510 gewährleistet eine besonders steife Verbindung mit der Kurbelwelle503 . - Besonders vorteilhaft ist es, wenn die gemäß der Erfindung ausgestalteten Tilger eine Zwangsschmierung aufweisen, die beispielsweise mit der Umlaufschmierung des Motors verbunden sein kann. Eine derartige Schmierung kann jedoch auch alternativ oder zusätzlich mit Spritzöl erfolgen.
- Bei der Ausgestaltung gemäß
10 ist das gehäuseförmige Trägerteil630 mit Flanschbereichen beziehungsweise radialen Bereichen605 der Kurbelwelle603 über axiale Steckverbindungen667 verbunden. Die Steckverbindungen667 sind durch ineinander greifende Profile668 ,669 gebildet, welche im Querschnitt keilförmig ausgebildet sein können. Die Profilierungen668 ,669 können sich dabei, in axialer Richtung der Kurbelwelle603 betrachtet, verjüngen, wodurch der Tilger610 in Montagerichtung auf der Kurbelwelle603 axial gesichert ist. Zur Sicherung des Tilgers610 in die andere axiale Richtung kann ein Sicherungsring, der an der Kurbelwelle befestigt wird, verwendet werden. Ein derartiger Sicherungsring ist einerseits an der Kurbelwelle603 befestigt und überdeckt zumindest Bereiche der Profilierungen669 beziehungsweise Bereiche des Gehäuses beziehungsweise Trägerteiles630 . - Die in Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebene verspannte Anordnung der Tilgerdruckfedern hat den Vorteil, daß trotz Fertigungstoleranzen auch im Bereich der Einbaulage (Verdrehwinkel = 0) eine lineare Verdrehkennlinie ohne Spiel und Vorspannung vorliegt. Auch bei Verschleiß der Federn oder der Federanschläge beziehungsweise Federaufnahmen ist die lineare Kennlinie sichergestellt. Die gegenseitige Verspannung von Federn gewährleistet somit eine konstante Federrate und damit auch eine zumindest annähernd konstante Tilgerfrequenz.
- Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der im Bereich einer Kurbelwellenwange zu montierenden Tilger hat weiterhin den Vorteil, das eine einfache Montage desselben gewährleistet ist, zum Beispiel durch einfaches Aufschieben und Verschrauben des Tilgers mit der Kurbelwelle.
- Durch den im Bereich einer Kurbelwellenwange vorzusehenden, erfindungsgemäßen Tilger wird auch der Massenausgleich an der Kurbelwelle gewährleistet. in besonders vorteilhafter Weise kann ein gemäß der Erfindung ausgebildeter „Wangentilger" ein Gegengewicht der ersten Kurbelwellenkröpfung ersetzen.
- Das in den
11 und12 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Wangentilgers710 ist dem in den6 und7 beziehungsweise4 und5 dargestellten Ausführungsbeispiel410 beziehungsweise210 ähnlich und dort mit Ausnahme der nachfolgenden, unterschiedlichen Merkmalen beschrieben. - Der ebenfalls U-förmige Tilger
710 mit zwei Seitenschenkeln730a ,730b bildet den radial äußeren Teil der Kurbelwange und ist der Stirnseite703a der Kurbelwelle703 benachbart. Das Trägerteil730 weist einen radial nach innen gerichteten Flanschbereich730c auf, der an einer axial in der Kurbelwelle703 vorgesehenen Schulter703b angelegt und mittels der über die Stirnseite703a durch die Kurbelwelle703 geführten Schraube737a verschraubt und axial gesichert ist. Die beiden Schenkel730a ,730b weisen je einen vorwiegend radial ausgerichteten Ausleger770 auf, der einen in der Kurbelwelle703 vorgesehenen Vorsprung769 an der den Schenkeln730a ,730b entgegengesetzten Seite unter Ausbildung der kurbelwellenseitigen und tilgerseitigen Anlageflächen768 ,767 umgreift. Die einen Formschluß bildenden Anlageflächen767 ,768 sind mit den Schrauben737 verschraubt und bilden durch ihre Ausrichtung eine zusätzliche Sicherung gegen axiales Kippen und insbesondere gegen Axialschwingungen in Form von Schwingungseigenformen, so daß die Schrauben737 entlastet werden, so daß bei Einsatz des Wangentilgers710 an Stellen, an denen wie in diesem Ausführungsbeispiel eine axiale Sicherung wie mit der Schraube737a nicht möglich ist, dennoch eine genügende Sicherung gegen axial wirkende Schwingungsformen erreicht werden kann, wobei die Anlageflächen767 ,767 auch mittels einer Kerbverzahnung einen Formschluß bilden können. - Die
13 bis20 zeigen Ausgestaltungsbeispiele von Drenschwingungstilgern, die insbesondere bezüglich ihrer Form und Befestigung an der Kurbelwelle wie die Drehschwingungstilger1 ,110 ,210 ,410 ,610 ,710 ausgestaltet sein können und im Unterschied zu diesen Energiespeicher zwischen dem jeweiligen Eingangsteil und der Tilgermasse aus Elastomeren aufweisen. - Die
13 zeigt dazu einen Drehschwingungstilger810 im Schnitt,14 denselben Drehschwingungstilger810 entlang der Linie III-III der13 . Wie an den Ausführungsbeispielen der11 und12 näher erläutert, ist das Eingangsteil830 des Drehschwingungsdämpfers810 mittels Befestigungsmitteln und den entsprechenden Aufnahmen837 ,837a für diese mit der – nicht dargestellten – Kurbelwelle verbunden. In dem vorzugsweise hufeisenförmigen Eingangsteil830 sind von beiden Seiten her der Form des Eingangsteils830 entsprechende axial eingebuchtete Taschen830a ,830b zur Aufnahme je einer im wesentlichen an die Form der Taschen830a ,830b unter Berücksichtigung des Verdrehspiels angeglichene Tilgermasse851a ,851b vorgesehen, wobei die Tilgermassen851a ,851b auch mehrteilig ausgestaltet sein können. Hierzu kann es vorteihaft sein, zur Kompensation spezieller Schwingungseigenformen einen Abstand zumindest in der Höhe der Maximalauslenkung der gegebenenfalls mit unterschiedlicher Phase und damit möglicherweise gegeneinander schwingenden getrennten Tilgermassen vorzusehen. - Axial zwischen ist zwischen den Böden
830c ,830d der Taschen830a ,830b und den Tilgermassen851a ,851b jeweils ein elastomerer Energiespeicher818a ,818b angeordnet und fest mit dem Eingangsteil830 und den Tilgermassen851a ,851b verbunden. Die Verbindung erfolgt mittels an sich bekannter Klebe- und/oder Vulkanisierungstech niken, das Material kann prinzipiell jedes Elastomer mit einem geeigneten Elastizitätsmodul und/oder der entsprechenden shore-Härte sein, wobei sich insbesondere Gummi, Naturkautschuk, elastische Thermoplaste, die sich insbesondere durch ihre Verarbeitbarkeit mittels Spritzgußtechniken eignen, oder dergleichen vorteilhaft sind. Voraussetzung für den Einsatz entsprechender Materialien und deren Verbindung mit den Tilgermassen851a ,851b und dem Eingangsteil830 ist deren Ölbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen. Allerdings hat es sich in Versuchen auch erwiesen, daß entsprechend weniger beständige Verbindungen und/oder Elastomere vorteilhaft geschützt werden können, indem die Taschen830a ,830b im wesentlichen dicht mittels eines Deckels, der aus Metall oder Kunststoff bestehen kann, abgedichtet werden. Auf diese Weise können für die Optimierung der Schwingungseigenschaften des Tilgers810 auch weniger ölbeständige Materialien und Verbindungen genutzt werden. Eine typische Auslenkung der Tilgermassen851a ,851 entgegen dem Eingangsteil830 kann bei diesem Ausführungsbeispiel mit < 3°, vorzugsweise < 1° zur vollen Wirksamkeit des Tilgers810 ausreichend sein. - Am Außenumfang der Tilgermassen
851a ,851b können weiterhin radial zwischen diesen und dem Eingangsteil830 Gleitlagersegmente852a ,852b vorgesehen sein, die die Tilgermassen851a ,851b und das Eingangsteil830 vor Verschleiß schützen und/oder eine über die Wahl des Reibkoeffizienten der Gleitlagersegmente852a ,852b entsprechend abgestimmte, fliehkraftabhängige Reibung erzeugen. Es versteht sich, daß diese Wirkung auch über eine Abdichtung der Taschen830a ,830b durch einen Deckel vorteilhaft modifiziert werden kann. Die Gleitlagersegmente852a ,852b sind axial fixiert, beispielsweise mittels radial nach innen gezogener Nasen852 . Es versteht sich, daß die Fixierung der Gleitlagersegmente852a ,852b auch an dem Eingangsteil830 erfolgen kann, indem beispielsweise entsprechende Laschen von radial außen oder innen über die Taschen830a ,830b geführt werden. Derartige Laschen können – ebenfalls wie ein Deckel – auch axial stützende Funktion für die Tilgermassen851a ,851b aufweisen und somit eine weniger intensive Verbindung der Energiespeicher818a ,818b mit den Tilgermassen851a ,851b und dem Eingangsteil830 kompensieren, wobei axial zwischen den Tilgermassen851a ,851b und den Laschen beziehungsweise dem Deckel weitere Elastomerteile zur Bildung einer axial beidseitigen Dämpfung vorgesehen sein können. - Es versteht sich, daß sämtliche als Elastomere ausgebildete Energiespeicher, beispielsweise die Energiespeicher
818a ,818b eine von der Fläche der Tilgermassen851a ,851b unterschiedliche Gestaltung der Fläche aufweisen können. Beispielsweise können sie mehrteilig aufgebaut oder einstückig mit vorteilhaften Ausnehmungen sein. Insbesondere können Energiespeicher818a ,818b aus einer Anordnung dünner Stege – vorzugsweise eine oder wenige Stegbreiten voneinander beabstandet – gebildet werden, bei denen Breite und Dicke in einem ähnlichen Verhältnis, beispielsweise von 5:1 bis 1:5, vorzugsweise von 2:1 bis 1:2 stehen, wobei in vorteilhafter Weise die Stege von einem gemeinsamen Außenumfang aufgenommen sind und durch die Stege auch ein Netzwerk gebildet werden kann. Weiterhin können die Energiespeicher818a ,818b ein Lochmuster aufweisen. - Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Tilgers
180 sieht zusätzlich oder alternativ zur Verbindung der Tilgermassen851a ,851b mit den Energiespeichern818a ,818b und damit830 über die Verbindung dieser mit den Energiespeichern mit dem Eingangsteil eine mechanische Befestigung der Tilgermassen851a ,851b am Eingangsteil unter Beibehaltung der Verdrehbarkeit in Umfangsrichtung vor. Hierzu können im Eingangsteil830 , beispielsweise im Bereich der Taschen830a ,830b axial ausgerichtete Bolzen vorgesehen sein, die durch in Umfangsrichtung langlochartig erweiterte Öffnungen der Tilgermassen851a ,851b greifen und auf der Außenseite vernietet sind. Weiterhin können zuvor beschriebene Laschen die axiale Fixierung der Tilgermassen851a ,851b übernehmen. -
15 zeigt einen mit dem Tilger810 der13 und14 ähnliches Ausführungsbeispiel eines Tilgers910 , bei dem im Eingangsteil930 nur eine Tasche930a ausgenommen ist, die eine bezüglich ihrer Stärke vergrößerte Tilgermasse951 aufnimmt, die wiederum mit dem Eingangsteil930 durch den axial dazwischen angeordneten Energiespeicher918 verbunden ist. Ein optionales Gleitlagersegment952 ist radial zwischen der Tilgermasse951 und dem Außenumfang der Tasche930a angeordnet. - In
16 ist der Tilger1010 ähnlich dem Tilger910 in15 ausgestaltet, wobei das Eingangsteil1030 , die Tilgermasse1051 sowie der axial dazwischenliegende elastomere Energiespeicher1018 im Bereich1030b des Innenumfangs der in das Eingangsteil1030 eingebuchteten Tasche1030a konisch ausgebildet sind. - In den Ausführungsbeispielen von Tilgern
1110 ,1210 ,1310 der17 bis19 sind die Energiespeicher1118 ,1219 ,1319a ,1319b und die Tilgermassen1151 ,1251 ,1351 radial zueinander angeordnet. In17 ist die Tilgermasse1151 radial außerhalb des Energiespeichers1118 angeordnet und der elastomere Energiespeicher1118 mit der Tilgermasse1151 und dem Eingangsteil1130 an den Umfängen verbunden, beispielsweise verklebt oder vulkanisiert. Am Außenumfang der Tilgermasse kann ein Gleitsegment1152 vorgesehen sein. - Der Tilger
1210 in18 kommt ohne Gleitlagersegment aus, da unter Fliehkrafteinwirkung der radial außen zwischen der Tilgermasse1251 und dem Eingangsteil1230 angeordnete elastomere Energiespeicher1218 eine Reibung zwischen den beiden Teilen1251 ,1230 verhindert. Im Unterschied zu dem unter Fliehkrafteinwirkung zugbelasteten Energiespeicher1118 des Tilgers1110 in17 ist der Energiespeicher1218 unter Fliehkrafteinwirkung druckbelastet. - In
19 ist ein Ausführungsbeispiel eines Tilgers1310 gezeigt der radial innerhalb und radial außerhalb der Tilgermasse1351 Energiespeicher1318a ,1318b aufweist, die jeweils an ihren der Tilgermasse1351 abgewandten Fläche mit dem Eingangsteil verbunden sind. - Es versteht sich, daß Tilger mit elastomeren Energiespeichern auch in der Weise herstellbar sind, daß beispielsweise die metallischen Energiespeicher
18 ,218 ,418 der1 ,2 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 durch entsprechend dimensionierte und bezüglich ihrer shore-Härte angepaßte Elastomerelemente wie beispielsweise Gummifedern ersetzt werden. - Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich. Insbesondere umfaßt die Erfindung auch Varianten, die durch Kombination von einzelnen beschriebenen Merkmalen bzw. Elementen oder Wirkungsweisen gebildet wer den können. Weiterhin können einzelne, in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale bzw. Funktionsweisen für sich alleine genommen eine selbständige Erfindung darstellen.
- Die Anmelderin behält sich also vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung, insbesondere in Verbindung mit den Figuren sowie in den Unteransprüchen offenbarten Merkmale, zu beanspruchen. Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind somit lediglich Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes.
Claims (21)
- Kolbenmotor, mit einer in einem Gehäuse gelagerten Kurbelwelle und einem von einer Kurbelwelle im Inneren des Gehäuses getragenen Drehschwingungstilger mit einem Eingangsteil und wenigstens einer Trägheitsmasse, wobei zwischen dem Eingangsteil und der wenigstens einen Trägheitsmasse zumindest ein Energiespeicher wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (
703 ) im Bereich einer Kurbelwellenwange einen seitlich abgeflachten, zur Kurbelwellenachse radial verlaufenden Flanschbereich besitzt, weiterhin der Drehschwingungstilger (710 ) U-förmig ausgebildet ist und den Flanschbereich derart umgreift, dass die durch die U-förmige Ausgestaltung gebildeten Seitenschenkel (730a ,730b ) des Drehschwingungstilgers (710 ) zumindest partiell am Flanschbereich zur Anlage kommen, wobei der Drehschwingungstilger (710 ) und die Kurbelwelle (703 ) axial miteinander verbunden (bei737a ) sind. - Kolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verbindung in der Nähe der Kurbelwellenachse (
8 ) erfolgt. - Kolbenmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von der Stirnseite (
703a ) der Kurbelwelle (703 ) her mit einem radial nach außen gerichteten Flanschteil (730c ) des Schwingungstilgers (710 ) er folgt. - Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenschenkel (
730a ,730b ) mit dem Flanschbereich (bei769 ) verschraubt sind. - Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschbereich bezüglich der Kurbelwellenachse vorwiegend radial ausgerichtete Vorsprünge (
769 ) aufweist, die von Auslegern der Seitenschenkel (730a ,730b ) umschlossenen werden, wobei Ausleger und Vorsprünge zumindest an einer Seite formschlüssige Anlageflächen (767 ,768 ) ausbilden. - Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen eine Kerbverzahnung aufweisen.
- Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen (
465 ,466 ) auf der den Seitenschenkeln entgegengesetzten Seite ausgebildet werden. - Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Vorsprünge und Ausleger senkrecht zu den Anlageflächen (
465 ,466 ) miteinander verschraubt werden. - Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass des Eingangsteil (
11 ) des Drehschwingungstilgers drehstarr mit der Kurbelwelle verbunden ist. - Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungstilger ein Eingangsteil (
430 ) besitzt, wobei auf wenigstens einer axialen Seite des Eingangsteils (430 ) eine Trägheitsmasse (415 ,416 ) angeordnet ist, die über Federn (418 ) mit dem Eingangsteil (430 ) drehelastisch verbunden ist, wobei wenigstens eine Reibungsdämpfung (462 ,463 ,464 ) vorhanden ist, welche parallel zu den Federn geschaltet ist. - Kolbenmotor nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägheitsmasse (
15 ) des Drehschwingungstilgers durch zwei axial beabstandete, drehfest miteinander verbundene, ringförmige Scheibenkörper (16 ,17 ) gebildet ist, welche axial zwischen sich zumindest Bereiche des ringförmigen Eingangsteil (14 ) des Drehschwingungstilgers (10 ) aufnehmen, wobei in den Scheibenkörpern und im Eingangsteil Ausnehmungen (14a ,16a ,17a ) vorhanden sind, die zur Aufnahme von Schraubenfedern (18 ) einander entsprechend zugeordnet sind. - Kolbenmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen wenigstens einem Scheibenkörper und dem Eingangsteil ein Energiespeicher verspannt ist, der Bestandteil einer Reibungseinrichtung (
25 ) ist. - Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine metallische Energiespeicher eine Stahlfeder, insbesondere eine Schraubenfeder (
18 ) ist, der entgegen seiner Wirkung eine Relativ verdrehung von Eingangsteil (11 ) und Trägheitsmasse (15 ) zulässt. - Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Eingangsteil und der wenigstens einen Trägheitsmasse des Schwingungstilgers eine Reibungsdämpfungsvorrichtung (
25 ) vorhanden ist. - Schwingungstilger nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass er an der Stelle einer Kurbelwellenwange (
5 ) vorgesehen ist. - Schwingungstilger nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Kurbelwellenwange (
5 ) ersetzt. - Kolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Schwingungstilger vorgesehenen Schraubenfedern ein Wickelverhältnis dm/d ≤ 3 aufweisen.
- Kolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungstilger (
710 ) oder Teile hiervon aus einem überarbeiteten Schmiederohteil, einer Schweißkonstruktion und/oder einem Umformbauteil bestehen. - Kolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile mit Kunststoff ummantelt sind.
- Kolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Eingangsteil (
730 ) und/oder in der wenigstens einen Trägheitsmasse Ausbrüche zur Aufnahme der Schraubenfedern vorgesehen sind, wobei die Ausbrüche in Umfangsrichtung an das Profil der Schraubenfedern angepasst sind. - Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Eingangsteil und der wenigstens einen Trägheitsmasse zumindest ein Energiespeicher aus einem Elastomer wirksam ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19949206A DE19949206B4 (de) | 1998-10-16 | 1999-10-13 | Kolbenmotor mit Drehschwingungstilger sowie Drehschwingungstilger für einen Kolbenmotor |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19847717 | 1998-10-16 | ||
DE19927704 | 1999-06-17 | ||
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