DE2824331A1 - FLYWHEEL FOR THE DAMPING OF TORSIONAL VIBRATIONS FOR ROTARY SHAFTS, IN PARTICULAR FOR THE CRANKSHAFT OF PISTON ENGINES - Google Patents
FLYWHEEL FOR THE DAMPING OF TORSIONAL VIBRATIONS FOR ROTARY SHAFTS, IN PARTICULAR FOR THE CRANKSHAFT OF PISTON ENGINESInfo
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Schwungrad zur Dämpfung von Torsionsschwingungen für Drehwellen, insbesondere für Kurbelwellen von KolbenmotorenFlywheel for damping torsional vibrations for rotating shafts, in particular for crankshafts of piston engines
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Schwungrad zur Dämpfung von Torsionsschwingungen für Drehwellen, insbesondere für Kurbelwellen von Kolbenmotoren. Flywheel for damping torsional vibrations for Drehwel len, especially for crankshafts of piston engines.
Die Erfindung betrifft ein Schwungrad zur Dämpfung von Torsionsschwingungen für Drehwellen, insbesondere für Kurbelwellen von Kolbenmotoren.The invention relates to a flywheel for damping torsional vibrations for rotating shafts, especially for crankshafts of piston engines.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein vibrationsdämpfendes Schwungrad mit einer aus einer ringförmigen Platte mit in radialer Richtung längsgestreckter axialer Querschnittsfläche gebildeten schwimmenden Trägheitsmasse, mit einer eine Innenfläche und einen Teil einer Seitenfläche dieser Trägheitsmasse überziehenden Zwischenlage aus einem elastomeren Material mit L-förmiger axialer Querschnittsfläche, sowie mit einer Antriebsübertragungsplatte, die in der Ebene der genannten axialen Querschnittsfläche ebenfalls L-förmig ausgebildet ist, die mit der Zwischenlage aus elastomerem Material auf der der schwimmenden Trägheitsmasse gegenüberliegenden Seitenfläche fest verbunden ist und die mit einer Drehwelle drehfest verbindbar ist.The starting point of the invention is a vibration-damping flywheel with one of an annular plate with in radial The floating inertial mass formed in the direction of the elongated axial cross-sectional area, with an inner surface and a spacer layer of an elastomeric material covering part of a side surface of said inertial mass with L-shaped axial cross-sectional area, as well as with a drive transmission plate, which is also L-shaped in the plane of said axial cross-sectional area, the one with the intermediate layer of elastomeric material on the side face opposite the floating inertial mass is firmly connected and which is rotatably connectable to a rotating shaft.
Ein solches Schwungrad wird im folgenden als "Schwungrad der genannten Art" bezeichnet.Such a flywheel is hereinafter referred to as "the flywheel named type ".
Schwungräder der genannten Art sind beispielsweise aus der GB-PS 828 354 bekannt. Probleme treten bei derartigen Schwungrädern dadurch auf, daß sie ein hohes Leistungsvermögen bei der Dämpfung von Torsionsschwingungen besitzen müssen, wobeiFlywheels of the type mentioned are known from GB-PS 828 354, for example. Problems arise with such flywheels in that they must have a high performance in the damping of torsional vibrations, wherein
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die elastische Energie der Schwingung vernichtet bzw. in Wärmeenergie umgewandelt werden muß und eine entsprechend große Kapazität zur Verteilung dieser Wärmeenergie vorhanden sein muß. Außerdem sollen die Konstruktion und der Zusammenbau vergleichsweise einfach sein. Bei Dämpfungsschwungrädern der genannten Art wird die Trägheitsmasse von einem Ring gebildet, der in einer axialen Schnittebene eine rechteckförmige Querschnittsfläche besitzt.the elastic energy of the oscillation is destroyed or converted into thermal energy must be converted and a correspondingly large capacity to distribute this thermal energy must be available got to. In addition, the construction and assembly should be comparatively simple. With damping flywheels of the above Art, the inertial mass is formed by a ring that has a rectangular cross-sectional area in an axial sectional plane owns.
Eine Trägheitsmasse, die über ein elastomeres Zwischenglied in Form einer Zwischenlage mit einer Antriebswelle verbunden ist, schwingt im allgemeinen in unterschiedlichen Schwingungsmoden. Zwei von diesen Schwingungsmoden sind bezüglich ihrer Wirkung auf die Antriebswelle besonders bedeutend: Es handelt sich um eine Torsionsschwingung, die eine Drehschwingung um die Rotationsachse und eine Schwingung der Welle beinhaltet, sowie um eine Transversalschwingung, die eine Wechselbewegung in einer Richtung senkrecht zu der genannten Achse beinhaltet.An inertial mass connected to a drive shaft via an elastomeric intermediate member in the form of an intermediate layer generally vibrates in different vibration modes. Two of these vibrational modes are related to theirs The effect on the drive shaft is particularly significant: It is a torsional vibration, which is a torsional vibration includes the axis of rotation and an oscillation of the shaft, as well as a transverse oscillation, which is an alternating movement in a direction perpendicular to said axis.
Die Trägheitsmasse des Schwungrades der genannten Art besitzt eine besonders einfache rechteckige Querschnittsform. Sie hat jedoch den Nachteil, daß die Frequenzen der beiden obengenannten Schwingungsmoden normalerweise sehr nahe beieinanderliegen. Hieraus resultiert eine vergleichsweise komplexe resultierende Schwingung der Masse, die eine ungleichförmige Verteilung der Beanspruchung in der elastomeren Zwischenlage mit sich bringt, die in Bezug auf die Rotationsachse asymmetrisch ist. Dies wiederum verursacht eine bedeutende und ungleichförmige Wärmeerzeugung, die eine rasche Verschlechterung der elastischen Eigenschaften des elastomeren Materials zur Folge hat.The inertial mass of the flywheel of the type mentioned has a particularly simple rectangular cross-sectional shape. she has however, the disadvantage that the frequencies of the two above-mentioned vibration modes are usually very close to one another. This results in a comparatively complex resulting oscillation of the mass, which has a non-uniform distribution the stress in the elastomeric intermediate layer with it, which is asymmetrical with respect to the axis of rotation is. This in turn causes significant and uneven heat generation, which causes rapid deterioration of the elastic properties of the elastomeric material result.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vibrationsdämpfendes Schwungrad zu schaffen, das eine einfache Konstruktion besitzt, bei der Herstellung leicht montierbar ist, und die oben erwähnten Nachteile vermeidet.The invention is based on the object of a vibration-damping To create a flywheel which is simple in construction, easy to assemble in manufacture, and which avoids the disadvantages mentioned above.
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Diese Aufgabe wird für ein Schwungrad der genannten Art zur Dämpfung von Torsionsschwingungen, das sich insbesondere für die Befestigung einer Kurbelwelle eines Kolbenmotors eignet, dadurch gelöst, daß die schwimmende Trägheitsmasse von einem verbreiterten ringförmigen Teil, dessen äußere Oberfläche durch den Außenradius des Schwungrades selbst begrenzt ist und einem mit der Zwischenlage aus elastomerem Material fest verbundenen vergleichsweise dünnwandigen ringförmigen Flanschteil gebildet ist, dessen axiale Querschnittsfläche einen ersten radial nach innen weisenden Bereich sowie einen zweiten sich in axialer Richtung erstreckenden Bereich aufweist.This task is used for a flywheel of the type mentioned Damping of torsional vibrations, which is particularly suitable for fastening a crankshaft of a piston engine, solved in that the floating inertial mass of a widened annular part, the outer surface of which is limited by the outer radius of the flywheel itself and one with the intermediate layer made of elastomeric material connected comparatively thin-walled annular flange part is formed, the axial cross-sectional area of which has a first having radially inwardly facing area and a second area extending in the axial direction.
Die Trägheitsmasse des erfindungsgemäß gestalteten Schwungrades besteht also aus zwei Teilen, von denen der äußere verbreiterte Teil die eigentliche Funktion der Trägheitsmasse übernimmt, während der innere von einem vergleichsweise dünnwandigen Flansch gebildete Teil lediglich zur Befestigung der äußeren Trägheitsmasse an der elastomeren Zwischenschicht dient. Durch die Konzentration der Trägheitsmasse in einer radial außen liegenden Zone besitzt das Schwungrad bei gegebener Gesamtmasse bezogen auf die Rotationsachse ein größeres polares Massenträgheitsmoment. Diese Vergrößerung des Massenträgheitsmomentes wird begleitet von einer entsprechenden Verringerung der Frequenz der oben erwähnten ,Torsionsschwingungsmode, während die Frequenz der transversalen Schwingungsmode, die ausschließlich von der tatsächlichen Größe der Trägheitsmasse abhängt, im wesentlichen unverändert bleibt. Auf diese Weise ist es möglich, die Frequenzen dieser Schwingungsmoden ausreichend voneinander zu trennen, d.h. die beiden Schwingungsmoden voneinander zu entkoppeln und damit unerwünschte resultierende Vibrationen und die von diesen verursachten ungleichförmigen Belastungsverteilungen zu vermeiden. Aus der Tatsache, daß das polare Trägheitsmoment eines Schwungrades sich mit der vierten Potenz seiner radialen Abmessungen ändert, folgt, daß das Schwungrad gemäß der Erfindung bei gegebenem polarem Trägheitsmoment eine Trägheitsmasse besitzt, die erheblich kleiner ist als bei bekannten Schwungrädern derThe inertial mass of the flywheel designed according to the invention thus consists of two parts, of which the outer one is widened Part of the actual function of the inertial mass takes over, while the inner one by a comparatively thin-walled one Flange formed part only to attach the outer inertial mass to the elastomeric intermediate layer serves. Due to the concentration of the inertial mass in a radially outer zone, the flywheel has a given Total mass related to the axis of rotation a larger polar mass moment of inertia. This increase in the mass moment of inertia is accompanied by a corresponding reduction in the frequency of the above-mentioned torsional vibration mode, while the frequency of the transverse vibration mode, which depends solely on the actual size of the inertial mass depends, remains essentially unchanged. In this way it is possible to sufficiently separate the frequencies of these modes of vibration, i.e. the two To decouple vibration modes from each other and thus undesired resulting vibrations and those caused by them to avoid uneven load distribution. From the fact that the polar moment of inertia of a flywheel changes with the fourth power of its radial dimensions, it follows that the flywheel according to the invention for a given polar moment of inertia has a mass of inertia that is considerably smaller than that of known flywheels
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eingangs genannten Art.Art.
Darüberhinaus erlaubt die Gestaltung der Trägheitsmasse bei dem Schwungrad gemäß der Erfindung im Vergleich zu bekannten Schwungrädern mit einer Trägheitsmasse der üblichen Form einen wirksameren Wärmeaustausch mit der umgebenden Luft. Dies ist sowohl auf die vergleichsweise große seitliche mit der Luft in Kontakt stehende Fläche zurückzuführen als auch auf die reduzierte Materialstärke in dem Flanschteil des Schwungrades, der mit der Zwischenlage aus elastomerem Material verklebt ist, so daß die entstehende Wärme einen kürzeren Weg zu durchlaufen hat, bevor sie mit der Luft in Berührung kommt.In addition, the design of the inertial mass in the flywheel according to the invention allows compared to known ones Flywheels with an inertial mass of the usual shape allow more efficient heat exchange with the surrounding air. This is both to the comparatively large side area in contact with the air and to the reduced area Material thickness in the flange part of the flywheel, which is glued to the intermediate layer made of elastomeric material, so that the resulting heat has to travel a shorter path before it comes into contact with the air.
Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert: The invention is explained in more detail below with reference to the drawing:
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines vibrationsdämpfenden Schwungrades gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 1 shows a side view of a vibration damping Flywheel according to an embodiment of the invention.
Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab einen axialen Querschnitt längs der Linie II-II von Fig. 1,Fig. 2 shows on an enlarged scale an axial cross section along the line II-II of Fig. 1,
Fig. 3 und 4 zeigen fragmentarisch Querschnittsansichten, die Varianten des in Fig. 2 gezeigten Schwungrades darstellen. 3 and 4 are fragmentary cross-sectional views showing variations of the flywheel shown in FIG.
Mit 1 ist ein vibrationsdämpfendes Schwungrad bezeichnet, das an einer Kurbelwelle eines Kolbenmotors befestigbar ist. Das Schwungrad 1 besitzt eine Antriebsübertragungsplatte 2 mit einer L-förmigen axialen Querschnittsfläche und einem inneren ringförmigen Flansch 2a. In dem Flansch 2a sind Bohrungen 3 zur Aufnahme von Befestigungsbolzen angebracht, die zur Befestigung der Platte 2 an der Kurbelwelle dienen.1 with a vibration-damping flywheel is referred to, the can be attached to a crankshaft of a piston engine. The flywheel 1 has a drive transmission plate 2 with an L-shaped axial cross-sectional area and an inner annular flange 2a. There are bores 3 in the flange 2a attached to receive fastening bolts, which are used to fasten the plate 2 to the crankshaft.
Eine Zwischenlage 4 aus elastomerem Material, die ebenfalls einen L-förmigen axialen Querschnitt besitzt, ist mittels eines Vulkanisierungsprozesses auf einer Fläche der Platte 2 befestigt. Auf der der Platte 2 gegenüberliegenden Oberflä-An intermediate layer 4 made of elastomeric material, which also has an L-shaped axial cross-section, is means a vulcanization process on one surface of the plate 2. On the surface opposite the plate 2
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ehe der Zwischenlage 4 aus elastomerem Material ist eine "schwimmende" Trägheitsmasse 5 ebenfalls durch einen Vulkanisierungsprozeß befestigt.before the intermediate layer 4 made of elastomeric material is a "floating" inertial mass 5 also attached by a vulcanization process.
Die Masse 5 wird von einem außenseitig angeordneten ringförmigen Teil 5a mit rechteckigem axialem Querschnitt und einem radial nach innen ragenden Flansch 5b gebildet. Der verbreiterte Teil 5a der Masse 5 besitzt eine Innenfläche 9 sowie zwei seitliche Stirnflächen 10 und 11. Der Flansch 5b besitzt eine Oberfläche, die die Stirnfläche 10 des verbreiterten Teils 5a fortsetzt und die mit der Schicht 4 aus elastomerem Material verklebt ist. Der Hauptteil 14 des Flansches 5b erstreckt sich radial nach innen und endet mit seinem inneren Endbereich an einer sich in axialer Richtung erstreckenden Lippe 12.The mass 5 is arranged on the outside by an annular part 5 a with a rectangular axial cross section and a formed radially inwardly protruding flange 5b. The widened part 5a of the mass 5 has an inner surface 9 as well two lateral end faces 10 and 11. The flange 5b has a surface that the end face 10 of the widened Part 5a continues and which is glued to the layer 4 made of elastomeric material. The main part 14 of the flange 5b extends radially inward and ends with its inner end region at one extending in the axial direction Lip 12.
Bei den in Fig. 3 und 4 dargestellten Varianten sind diejenigen Komponenten, die solche des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen wie diese.In the variants shown in FIGS. 3 and 4, those components are those of the exemplary embodiment shown in FIG correspond, provided with the same reference numerals as these.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Varianten ist die Form der Trägheitsmasse 5 im wesentlichen dieselbe wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2. Sie unterscheidet sich von letzterem nur dadurch, daß der verbreiterte ringförmige Teil 5a radial noch weiter nach außen verlegt ist. Bei der in Fig. 4 dargestellten Varianten ist der verbreiterte ringförmige Teil 5a auf der der Lippe 12 gegenüberliegenden Seite der Hauptfläche 14 des Flansches 5b angeordnet. Somit bildet der Flansch 5b bei der Varianten gemäß Fig. 4 eine radiale Fortsetzung der seitlichen Stirnfläche 11 des verbreiterten Teils 5a. Dieser ist von der Zwischenlage aus elastomerem Material abgesetzt. Die Oberfläche 11 zeigt in dieselbe Richtung wie die axial ausladende Lippe 12 des Flansches 5b.In the variant shown in FIG. 3, the shape of the inertial mass 5 is essentially the same as in the exemplary embodiment according to FIG. 2. It differs from the latter only in that the widened annular part 5a is moved radially even further outwards. In the variant shown in FIG. 4, the widened annular part is 5a arranged on the side of the main surface 14 of the flange 5b opposite the lip 12. Thus the flange forms 5b in the variant according to FIG. 4 is a radial continuation of the lateral end face 11 of the widened part 5a. This is separated from the intermediate layer made of elastomeric material. The surface 11 points in the same direction as the axially overhanging lip 12 of flange 5b.
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