DE2640752C2

DE2640752C2 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE2640752C2
Application number: DE2640752A
Authority: DE
Inventors: Dirk Dr.-Ing. 8520 Erlangen Forkel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-09-10
Filing date: 1976-09-10
Publication date: 1984-11-08
Also published as: JPS5352810A; GB1569839A; FR2364374A1; DE2640752A1; JPS617539B2; US4172510A; FR2364374B1; IT1089813B

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit innenliegendem Flanschkörper und außenliegen- dem Schwungkörper, die mehrere ineinandergreifende Dämpferscheiben aufweisen, deren Spalträume mit einer hochviskosen Flüssigkeit gefüllt und beiderseits mit Ringen aus elastischem Material abgedichtet sind, wobei der Flanschkörper und der Schwungkörper als Dämpferscheiben ebene Lamellen tragen, die am Befestigungsrand topfartig abgekröpft sind, wobei alle Lamellen in einem Ringraum zwischen Flansch- und Schwungkörper angeordnet sind. Auf einen Drehschwingungsdämpfer der vorgenann ten Art nimmt die DE-OS 23 53 891 Bezug. Dieser hat eine relativ komplizierte Gestalt, was seine Herstellung verteuert. So unterscheiden sich die Lamellen durch unterschiedlich starke Abkröpfungen voneinander, und es ist nicht nur ein kompliziertes Stanzwerkzeug zur Her stellung jeder einzelnen Lamelle erforderlich, sondern auch besondere Sorgfalt bei der anschließenden Montage. Flansch- und Schwungkörper sind durch einfache Dichtungen aus elastomerem Material verbunden, beispielsweise durch Gummidichtungen. Das damit erzielte Betriebsverhalten ist jedoch unbefriedigend, weil eine gute geometrische Zuordnung zwischen den beiden Teilen, die eine große axiale und radiale Steifigkeit voraussetzt, mi*, einer Verschlechterung der relativen Verdrehbeweglichkeit erkauft werden muß. Die Einleitung von Drehschwingungen kann deshalb zu starken Deformationen und zum Gleiten der Gummiringe führen, und damit zu deren vorzeitiger Zerstörung.

Drehschwingungsdämpfer der vorgenannten Art dienen insbesondere zur Begrenzung der Schwingungsaus- schlage und damit der Beanspruchung sich drehender Körper. Sie gelangen insbesondere an den Kurbelwellen von Verbrennungskraftmaschinen zur Anwendung.

Je nach Anordnung des Schwungkörpers kann man zwischen Drehschwingungsdämpfern mit innenliegen der Schwungmasse, bei denen der Flanschkörper als Gehäuse ausgebildet ist und den Schwungring voll umschließt, und solchen mit außenliegender Schwungmasse unterscheiden, bei denen zwischen dem Flanschkörper und dem die Spalträume umfassenden Schwungkör- per Dichtungen erforderlich sind. Eine Ausführung der erstgenannten Art wird in der US-PS 25 14 136 beschrieben, eine Ausführung der letztgenannten Art in der eingangs behandelten DE-OS 25 53 891. Obwohl die zuletzt genannte Ausführungsform mit

bo außenliegender Schwungmasse offensichtliche Vorteile hotte, die in der stark verringerten festen Masse des Flanschkörpers bei Wegfall des Gehäuses und in der Zugänglichkeit des Schwungkörpers begründet sind, hat sich in der Praxis bisher ausschließlich die geschlossene b5 Ausführung mit ihrem einfachen Aufbau durchgesetzt. Dennoch weist diese Ausführung eine Reihe von Schwächen auf, die sich insbesondere bei höher beanspruchten Motoren mehr und mehr unangenehm be-

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merkbar machen. Nachteilig ist insbesondere die Be- schlag nach der DE-OS 23 62 128 ist dieses Problem grenzung der Spaltfläche, welche durch die Oberfläche nicht gelöst, da im Falle der anvulkanisierten Gummirindes Schwungringes gegeben ist, und als Folge davon die ge — wegen des geringen zur Verfugung stehenden sehr engen Spalte, die bei den zur Verfugung stehenden Platzes in verstärktem Maße — das Gleiche gut wähölviskositäten zur Erreichung optimaler Ankoppelung 5 rend bei den ebenfalls vorgeschlagenen Gleitlagern eine unvermeidlich sind, und als weitere Folge davon das Dauerhaltbarkeit der O-Ringe nicht erreichbar ist Zusehr geringe Volumen des viskosen Reibmittels, in dem sammengefaßt haben daher die bekanntgewordenen die ganze Dämpferarbeit in Wärme umgesetzt werden Lösungsvorschläge für kombinierte Lagerung und Abmuß. dichtung des Schwungkörpers gegenüber dem Flansch-

Bekanntlicb gilt zwischen den genannten drei Größen 10 körper den Nachteil, daß sie den Anforderungen nach

bei gegebener Viskosität und gegebenem Durchmesser, großer Genauigkeit und demzufolge Steifheit in radialer

daß die Ankopplung der Spaltfläche proportional und und in axialer Richtung bei gleichzeitig ausreichend gro-

der Spaltweite umgekehrt proportional ist, während das ßer Elastizität in Umfangsrichtung nicht genügen kön-

Volumen dem Produkt aus beiden Größen entspricht nen, und daß sie außerdem nicht das Volumen besitzen. So würde beispielsweise eine Verdoppelung der Spalt- 15 um die entstehende Verformungsarbeit im Dauerbe-

fläche gegenüber konventionellen Dämpfern die dop- trieb aufnehmen zu können. Darüberhinaus sind keine

pelte Spaltweite erlauben und das vierfache Arbeitsvo- Vorkehrungen getroffen, um einen für die Dichtungen

lumen ergeben. selbstschädlichen Anstieg des Innendruckes bei Erwär-

Die erwähnten Nachteile hängen also alie miteinan- mung des Dämpfers zu verhindern, bzw. die Dichtungen

der zusammen und erfordern nicht nur hohe Oberflä- 20 entsprechend zu schützen.

chengüte und Formgenauigkeit, sondern führen auch Bezüglich der festen Abdichtung zwischen den einzelleicht zur thermischen und mechanischen Überbela- nen Teilen des zu montierenden Dämpfers erscheint stung der verwendeten Silikonöle und damit zur Un- eine Ausführung nach der DE-AS 12 95 287 zwar probrauchbarkeit des Dämpfers. blemlos, in diesem Fall ist jedoch die Spaltfläche nicht

Desweiteren verformt der während des Betriebes in- 25 größer als bei herkömmlichen geschlossenen Dämpferfolge der Temperaturerhöhung auftretende Innendruck ausführungen. Demgegenüber erlaubt die in der DE-OS in unerwünschter Weise das Gehäuse, was ein Nachlas- 23 62 128 gezeigte Anordnung von mehreren ineinansen der Dämpferwirkung zur Folge hat und außerdem dergreifenden Scheiben und Zwischenringen eine geein Anlaufen und Fressen des Schwungringes am Ge- wisse Vergrößerung der gesamten Spaltfläche (die allerhäuse verursachen kann. Ein weiteres Problem stellt die 30 dings bei vorgegebenen Außenabmessungen des Dämpsehr genaue Führung des Schwungringes mit Hilfe der fers durch die hier vorgesehene Unterteilung in einen üblichen Gleitlagerung dar, die insbesondere bei höhe- Massen- und einen Dämpferteil kaum ausgenutzt werren Belastungen und beim Auftreten von Axialschwin- den kann), sie erkauft das aber mit dem Nachteil von gungen wegen der schlechten Schmiereigenschaften der vier Flachdichtungen pro Lamellenpaar bzw. entspreverwendeten Silikonöle und des relativ engen Lager- 35 chend genau bearbeiteten Dichtflächen, was in jedem spiels, in dem diese über ihre Scherfestigkeit hinaus be- Fall höhere Herstellkosten erfordert. Die einzelnen Laansprucht werden können, gefährdet ist. mellen haben in sich eine ebene Gestalt und hierdurch

Die Tatsache, daß bisher noch keine praktisch bedingt eine relativ geringe Formstabilität. Sie müssen

brauchbare Lösung für einen Viskositätsdämpfer mit daher auf Kosten der insgesamt unterbringbaren An-

außenliegender Schwungmasse gefunden worden ist, 40 zahl großvolumig ausgelegt werden, wenn bei Einlei·

liegt offenbar darin begründet, daß hier nicht nur die tung von Schwingungen Verformungen ausgeschlossen

erwähnten Nachteile der geschlossenen Ausführung werden sollen.

vermieden, sondern auch noch zusätzliche Probleme ge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen löst werden müssen, die sich aus der zusätzlich erforder- Drehschwingungsdämpfer mi t außenliegendem liehen Dichtung zwischen Flanschkörper und Schwung- 45 Schwungkörper zu entwickeln, der die Nachteile der körper, sowie aus weiteren festen Dichtflächen zwi- vorstehend behandelten Ausführungen nicht mehr aufsehen den einzelnen Teilen beider Körper in Anbetracht weist und der sich bei einer vereinfachten Herstellbarder bedeutenden Kriechfähigkeit (geringe Oberflächen- keit durch ein gutes Betriebsverhalten im Dauerbetrieb spannung) der verwendeten Silikonöle und der auftre- auszeichnet.

tenden Innendrücke ergeben. Außerdem besteht hierbei 50 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem die für die praktische Durchführung sehr wichtige Auf- Drehschwingungsdämpfer der eingangs genannten Art gäbe, für diese im Grunde aufwendigere, aus mehreren dadurch gelöst, daß die auf den Flanschkörper aufge-Teilen bestehende Dämpferausführung eine Konstruk- setzten und die in den Schwungkörper eingesetzten Lation zu finden, die bei nicht vergrößerten Außenabmes- mellen untereinander jeweils gleich sind und daß die sungen eine konkurenzfähig billige Fertigung ermög- 55 Ringe derart anistrop ausgebildet sind, daß sie sich gelicht. So sind zwar Lösungsvorschläge bekanntgewor- genüber Schubkräften in Umfangsrichtung weich, jeden, bei denen anstelle von in Dauerbetrieb unbrauch- doch in radialer und in axialer Richtung zur Aufnahme baren gleitenden Dichtungen solche aus elastischem der Lagerkräfte steif verhalten. Auf vorteilhafte Ausge-Material vorgeschlagen wurden, die unter Vorspannung staltungen nehmen die Unteransprüche Bezug, stehen oder anvulkanisiert sind und gleichzeitig die ge- 60 Im folgenden wird die Erfindung an einigen Ausfühnaue Führung des Schwungkörpers übernehmen sollen. rungsbeispielen beschrieben, die in der Zeichnung sche-Eine solche Ausführung wird in der DE-OS 23 53 891 mati?ch dargestellt sind. Dabei zeigt beschrieben. Sie hat den Nachteil, daß bei ausreichender F i g. 1 zum Vergleich einen konventionellen Dämpfer radialer und axialer Steifigkeit die nötige Beweglichkeit mit innenliegender Schwungmasse; in tangentialer Richtung beim Auftreten von Dreh- 65 Fig. 2 die Ausgestaltung mit gleichartigen, in einem schwingungen nur durch Gleiten oder durch starke Ver- Ringrauni zwischen Flansch- und Schwungkörper angeformungen ermöglicht wird, was beides zu Zerstörun- ordneten Lamellen; gen im Dauerbetrieb führen würde. Auch bei dem Vor- F i g. 3 eine ähnliche Anordnung, bei der jedoch die

elastischen Lager- und Dichtringe zwischen Kegelmantelflächen angeordnet sind;

F i g. 4 einen Ring zwischen Radialflächen und einer asymmetrischen Dämpferausführung;

F i g. 5 eine Ausführung, bei der der asymmetrische Lagerring auf einem Außendurchmesser des Lagerflansches angebracht ist, während der andere praktisch nur Dichtungszwecken dient;

F i g. 6 eine ähnliche Ausführung, jedoch mit zwei symmetrisch angeordneten Lagerringen;

F i g. 7 -I- 8 Beispiele für die anisotrope Ausbildung der Lager- und Dichtringe mit Versteifungseffekt bei radialer und axialer Beanspruchung.

In F i g. 1 ist zum Vergleich ein Schwingungsdämpfer konventioneller Bauart dargestellt, bei dem der Flanschkörper 10 als Gehäuse ausgebildet ist, das den Schwungring 20 voll umschließt. Zwischen beiden befindet sich der nur wenige Zehntel Millimeter dicke und mit viskosem Reibmittel gefüllte Spaltraum 50, in dem die Dämpferarbeit in Wärme umgesetzt wird. Der zum Flanschkörper 10 gehörende ringförmige Deckel 11 schließt mit einer festen Dichtung 80 oder mit einer Schweißnaht 81 das Gehäuse dicht ab. Die genaue Führung des Schwungringes im Gehäuse übernimmt die Gleitlagerbuchse 90 und der Axiallagerring 91.

In den F i g. 2 bis 6 sind Beispiele einer erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben, bei der die Lamellen in einem Ringraum zwischen Flansch- und Schwungkörper angeordnet sind, wobei die auf dem Flanschkörper 11 angebrachten Lamellen 46 und die in den Schwungkörper 21 eingesetzten Lamellen 44 jeweils untereinander gleich sind. Die topfartigen Abkröpfungen am jeweiligen Befestigungsrand 45 bzw. 47 geben den dünnen Lamellen Formstabilität, garantieren den richtigen Abstand und dienen der Befestigung mit gutem Wärmeübergang.

In F i g. 2 wird der Lager- und Dichtring 61 durch die Blechkappe 30 am Schwungkörper 21 gehalten. Auf der linken Seite ist eine ähnliche Anordnung mit zylindrischem Lager- und Dichtring 62 gezeigt, der von der stirnseitig verlängerten Kappe 31, die membranartig ausgebildet ist, mit dem Schwungkörper 21 verbunden ist. Die zusätzliche, am Schwungkörper 21 befestigte Schwungmasse 26 dient zum Ausfüllen eines etwa freigebliebenen Raumes, wenn die für den Anwendungsfall erforderliche Zahl von Lamellenpaarungen 44 und 46 die verfügbare Breite nicht ganz ausfüllt

F i g. 3 zeigt eine ähnliche Ausführung, bei der jedoch der Fianschkörper 11 aus den beiden Lagerträgern 13 besteht, die an ihrem Außendurchmesser durch den zylindrischen Ring !4 überbrückt sind, der wiederum die Lamellen 46 trägt Die Lager- und Dichtringe 61 sind hier zwischen Kegelmantelflächen angeordnet und schwungkörperseitig wieder durch die Kappen 30 gehalten.

Fig.4 zeigt eine asymmetrische Ausführung des Flansches 11, der einen einseitigen Ansatz 15 als Lamellen- und Lagerringträger hat Der zweite Lager- und Dichtring 63 ist in diesem Falle zwischen Radialflächen des Flanschkörpers 11 und des Schwungkörpers 21 angeordnet und dient hier in Verbindung mit dem elastischen Lager- und Dichtring 61 insbesondere der Aufnahme von Axialkräften.

Fig.5 zeigt wiederum eine nicht symmetrische Dämpferausführung mit einem einfachen Flanschkörper 11, auf dessen Lagerträger 15 der breite Dichtungsund Führungsring 62 aufgesetzt ist, der direkt den einseitigen Schwungkörper 21 trägt Der durch die Lamellenpaare 44 und 46 gebildete Spaltraum 51 wird durch die übergreifende Kappe 32 abgeschlossen, die membranartig elastisch ausgebildet sein kann und an ihrem inneren Durchmesser den elastischen Dichtring 70 aufnimmt.

F i g. 6 zeigt schließlich einen symmetrisch aufgebauten Dämpfer, bei dem der T-förmige Flanschkörper 11 die zylindrischen Lager- und Dichtringe 62 trägt, auf denen der in diesem Fall zweiteilige Schwungkörper 21

ίο gelagert ist.

In den beiden letzten Fi g. 7 und 8 ist die anisotrope Ausbildung der Lager- und Dichtringe beispielsweise dargestellt. In F i g. 7 zeigt die Stirnansicht des Ringes 64 die schmalen, radial verlaufenden Schichten härteren Materials 65, die sich im Querschnitt 60 über die ganze Fläche erstrecken. Die Schichten härteren Materials, die auch aus Gummisortten größerer Härte bestehen können, legen sich beim Auftreten von Schubkräften in Umfangsrichtung etwas schräg 66, was bei den hier auftretenden kleinen Neigungswinkeln von einigen Grad die Elastizität in Umfangsrichtung noch nicht beeinträchtigt. Dagegen ist die Versteifung durch solche Schichten oder Einlagen klar erkennbar, die bei einer in F i g. 7 durch Pfeile angedeuteten Beanspruchung in axialer Richtung und in radialer Richtung eintritt.

In F i g. 8 ist eine Ausgestaltung der radial verlaufenden Einlagen gezeigt, bei der diese aus Fertigungsgründen in einem mäanderförmig verlaufenden Band 67 zusammenhängen. Damit auch hier bei der Verformung durch Schubkräfte in Umfangsrichtung 68 keine Versteifung auftritt, sind die axial verlaufenden Knickstellen 69 geschwächt und/oder als Sollbruchstellen ausgebildet, die während des Betriebes aufbrechen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehschwingungsdämpfer mit innenliegendem Flanschkörper und außenliegendem Schwungkörper, die mehrere ineinandergreifende Dämpferscheiben aufweisen, deren Spalträume mit einer hochviskosen Flüssigkeit gefüllt und beiderseits mit Ringen aus elastischem Material abgedichtet sind, wobei der Flanschkörper und der Schwungkörper als Dämpferscheiben ebene Lamellen tragen, die am Befestigungsrand tropfartig abgekröpft sind, wobei alle Lamellen in einem Ringraum zwischen Flansch- und Schwungkörper angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Flanschkörper (11,13) aufgesetzten und die in den Schwungkörper (21) eingesetzten Lamellen (44, 46) untereinander jeweils gleich sind und daß die Ringe (61,62) derart anisotrop ausgebildet sind, daß sie sich gegenüber Schubkräften in Umfangsrichtung weich, jedoch in radialer und axialer Richtung zur Aufnahme der Lagerkräfte steif verhalten.

2. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (44,46) aus Blech gepreßt sind.

3. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwungkörper mit wenigstens einer Blechkappe (30, 32) versehen ist, die sich auf dem Ring (61,62) aus elastischem Material abstützt

4. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechkappe an der Stirnseite membranartig so bemessen und ausgebildet ist, daß erwärmungsbedtngte Volumenveränderungen ohne wesentlichen Druckaufbau ausgeglichen werden.

5. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (61, 62) einen annähernd rechteckigen Querschnitt aufweisen.

6. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ringe (61, 62) über die gesamte konstruktiv verfügbare Breite erstrecken.

7. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (61, 62) zwischen Radial-, Axial- oder Kegelmantelflächen angeordnet sind.

8. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (61, 62) symmetrisch zur Mittelebene angeordnet sind.

9. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastizität der Ringe (61,62) so abgestimmt ist, daß im wesentlichen nur ein Ring Kräfte aufnimmt, während der andere nur Dichtungsfunktionen hat und aus elastischerem Material besteht.

10. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (61,62) aus Schichten unterschiedlicher Härte zusammengesetzt sind, und daß die Trennflächen der Schichten und die Rotationsachse des Drehschwingungsdämpfers in einer gemeinsamen Ebene liegen.

11. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (61, 62) aus Gummisorten verschiedener Elastizität zusammengesetzt sind.

12. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1

bis Ii, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ringe (61, 62) radial verlaufende Versteifungen einvuikanisiert sind.

13. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungen zusammenhängend ausgebildet sind und durch ein mäanderförmiges Blechband (67) mit geschwächten Knickstellen (69) gebildet werden.