DE3534519C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger für rotierende Wellen, insbesondere PKW-Gelenkwellen mit relativ hoher Drehzahl, bestehend aus einem mit der Welle verbindbaren Tragkörper, einem diesen konzentrisch umgebenden zylindrischen Schwungring und mehreren am Umfang verteilt radial zwischen Tragkörper und Schwungring sich erstreckenden, segmentförmigen, vorzugsweise anvulkanisierten Gummikörpern sowie in Umfangsrichtung gesehen zwischen den Gummikörpern vorgesehenen, radial sich erstreckenden Zusatzelementen.

Mit dem zunehmenden Einsatz von 5-Gang-Getrieben in Personenkraftwagen (Pkw) ist durch den zusätzlichen 5. Gang (Schongang) eine um ca. 25% höhere Gelenkwellendrehzahl erreichbar, d.h. statt bisher möglicher Maximal-Drehzahlen von ca. 6000 U/min werden nunmehr 7500 erreicht. Dadurch steigen die Fliehkräfte der Tilgermasse derart, daß die den Gummielementen eigenen Rückstellkräfte nicht mehr ausreichen, um ein Taumeln in radialer Richtung (exzentrische Verlagerung) des Schwungringes zu vermeiden, d.h. die bei niederen Drehzahlen schwingungsdämpfende Wirkung des Tilgers geht bei hohen Drehzahlen in eine schwingungserzeugende Unwucht über.

Nach der DE-PS 31 34 310 wird für die Praxis ein Verhältnis von etwa 2,5:1 der Radial- zur Torsionsschwingungsfrequenz als geeignet angesehen. Dabei wird davon ausgegangen, daß die zu tilgende Torsionsschwingungsfrequenz eines Fahrzeuges mit einem 4-Zylinder-Hubkolbenmotor bei etwa 60 Hz. liegt, während die zu tilgenden Biegeschwingungen des Antriebsstranges bei etwa 150 Hz. liegen. Der für dieses Schwingungsverhältnis ausgelegte Tilger weist in den Gummikörpern angeordnete hülsenförmige Versteifungselemente auf, welche eine derartige Erhöhung der Radialschwingungs-Resonanzfrequenz bewirken, daß bei nahezu unveränderter Torsionsschwingungs-Resonanzfrequenz das angestrebte Verhältnis erreicht wird.

Durch die DE-OS 33 34 393 ist es bekannt, die jeweiligen Kennungen der Gummikörper für die Torsions-und Biegeschwingungen dadurch einzustellen, daß neben den fest am Schwungring und Tragkörper anvulkanisierten Gummikörpern zusätzliche nur an einem Teil anvulkanisierte Gummistege vorgesehen werden, wobei letztere ausschließlich zur Einstellung der erforderlichen Biegeschwingungs-Resonanzfrequenz dienen.

Mit den bekannten Lehren werden Maßnahmen zur Einstellung des Tilger-Resonanz-Verhältnisses betreffend Torsions- und Biegeschwingungen gegeben.

Diese Maßnahmen bestehen aus mehr oder weniger steif ausgelegten Zusatzelementen, welche die radiale Bewegung des Schwungringes beeinflussen, da die an sich mit relativ weicher Kennung ausgelegten, beidseitig anvulkanisierten Gummielemente zur Tilgung der relativ hohen Biegeschwingungen nicht geeignet sind. Die harte Kennung der Zusatzelemente verhindert aber nicht, daß der Schwungring insbesondere bei hohen Drehzahlen radial auswandert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Tilger der eingangs beschriebenen Gattung so zu gestalten, daß er auch bei Gelenkwellen mit relativ hohen Drehzahlen einsetzbar ist. Insbesondere ist ein radiales Auswandern des Schwungringes zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zusatzelemente als formstabile Gleitkörper ausgebildet sind, die zwischen Gleitkörper und Tragkörper und/oder Gleitkörper und Schwungring eine relativ dünne Gummischicht aufweisen, wobei sich die Zusatzelemente vom Außenumfang des Tragkörpers bis zum Innenumfang des Schwungringes erstrecken. Durch diese Maßnahme wird der Schwungring in seiner radialen Lage über die formstabilen Gleitkörper radial abgestützt, d.h. in seiner konzentrischen Lage gehalten, ohne daß der insbesondere für die Torsionsschwingungstilgung notwendige Freiheitsgrad des Schwungringes beeinträchtigt wird.

Vorzugsweise bestehen die Gleitkorper aus einem relativ leichten und korrosionsfesten Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften, wie insbesondere aus Acetalharz oder PTFE mit Glasfaser- und Molykoteanteilen. Die den an sich formstabilen Gleitkörpern verbleibende werkstoffbedingte Eigenelastizität in Verbindung mit der Elastizität der relativ dünnen, zwecks Vermeidung einer Geräuschentwicklung vorgesehenen Gummischicht zwischen Gleitkörper und Tragkörper beziehungsweise Schwungring bewirkt dabei nur noch eine Beeinflussung der höher frequenten Biegeschwingungen. Die Dicke jeder Gummischicht sollte dabei nicht mehr als 5% des radialen Abstandes zwischen Tragkörper und Schwungring betragen, da sonst die Führungseigenschaften der Gleitkörper verlorengehen.

Da der Schwungring üblicherweise aus einem rohrförmigen Körper mit zylindrischem Außen- und Innenumfang besteht, wird vorgeschlagen, den Gleitkörper formschlüssig mit dem Tragkörper zu verbinden, so daß der Gleitkörper am Innenumfang des Schwungringes in gleitfähiger Anlage sich befindet.

Zur Erhöhung der Reibschlußverbindung zwischen Gleitkörper und Tragkörper ist es denkbar, die den Tragkörper-Außenumfang bedeckende Gummischicht und/oder die Gleitkörper-Umfangsflächen bedeckende Gummischicht und/oder die Gleitkörper-Umfangsflächen mit einem axialen Wellprofil zu versehen.

Eine Formschlußverbindung zwischen Gleitkörper und Tragkörper kann dadurch realisiert werden, daß die Gummischicht sich radial in vorzugsweise punktförmige Vertiefungen der korrespondierenden Gleitkörper-Umfangsfläche erstreckt.

Zur Vermeidung insbesondere des axialen Herausgleitens der Gleitkörper während des Betriebes des Tilgers wird vorgeschlagen, die Gummischicht axial länger als die Gleitkörper mit radial sich neben die Gleitkörper erstreckenden Anschlägen auszubilden.

Aus Gründen des Korrosionsschutzes können die Gleitkörper auf mindestens einer Stirnseite vollständig mit einer Gummihaut abgedeckt sein.

Darüber hinaus erscheint es vorteilhaft, wenn im Bereich der Gleitkörper diese teilweise aufnehmende radiale Vertiefungen im Außenumfang des Tragkörpers vorgesehen sind. In Verbindung mit der bereits vorgeschlagenen Gummischicht wird auf diese Weise eine formschlüssige, elastische Fixierung des Gleitkörpers gegenüber dem Tragkörper sichergestellt. Vorzugsweise sind die Randbereiche der Vertiefungen zusätzlich radial nach außen gewölbt und mit einem relativ dicken Gummiwulst versehen, um eine optimale Fixierung des Gleitkörpers zu erhalten.

Denkbar ist es auch, den Tragkörper an einem axialen Ende mit einem radial nach außen sich erstreckenden Kragen zu versehen, um eine definierte axiale Lage bei der Montage zwischen Gleitkörper und Tragkörper sicherzustellen.

Für die Erfindung ist es von weiterem Vorteil, wenn die Gleitkörper mit radialer Vorspannung durch axiales Einpressen zwischen Tragkörper und Schwungring eingebracht sind. Alternativ können die Gleitkörper auch eingeklebt ein. Zur Reduzierung von Montagekosten ist es denkbar, den Gleitkörper direkt mit in den Gummikörper einzuvulkanisieren derart, daß die äußere Umfangsfläche des Gleitkörpers gummifrei am Innenumfang des Schwungringes anliegt.

Schließlich wird vorgeschlagen, die Gleitkörper aus jeweils zwei Gleitkörperteilen mit gemeinsamer zylindrischer Gleitfläche zu gestalten, wobei letztere in axialer Richtung profiliert sein kann. Auf diese Weise wird die Gleitbewegung in Umfangsrichtung in den zweiteiligen Gleitkörper verlagert, und die Gleitkörperteile können mit den zuvor bezeichneten Maßnahmen kraft- und formschlüssig jeweils mit dem Tragkörper beziehungsweise dem Schwungring verbunden sein.

Zur Sicherung der Bewegungsfreiheit der Gleitkörper sowie auch zur verbesserten Abfuhr von Wärme sind in Umfangsrichtung gesehen beidseits der Gleitkörper axiale Durchgänge im Gummikörper vorzusehen.

Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine segmentierte teilweise geschnittene Ansicht eines Schwingungstilgers mit fünf verschiedenen Gleitkörper-Varianten,

Fig. 2 bis 6 Teilschnitte gemäß den Ziffern II bis VI in Fig. 1.

Der Schwingungstilger besteht aus einem topfförmigen Tragkörper 1 beziehungsweise 2 mit einem radialen Befestigungsflansch 3 beziehungsweise 4 zur Verbindung mit einer nicht weiter dargestellten Gelenkwelle eines Pkw. Die Außenumfangsfläche des Tragkörpers 1, 2 ist mit 5, 6 bezeichnet. Zwischen Tragkörper 1, 2 und dem diesen konzentrisch umgebenden rohrförmigen Schwungring 7 sind am Umfang verteilt sechs segmentförmige Gummikörper 8, 9 einvulkanisiert. In den zwischen den Gummikörpern 8, 9 verbleibenden axialen Durchgängen 10, 10′ sind Zusatzelemente in Form von Gleitkörpern 11, 12, 13, 14 vorgesehen, die sich über relativ dünne Gummischichten 15 a, 15 b, 16 a, 16 b beziehungsweise 17, 18 a, 18 b gegenüber dem Tragkörper 1, 2 und/oder dem Schwungring 7 abstützen. Die vier Gleitkörper-Alternativen 11 bis 14 sind hier vereinfacht an fünf Tilger-Ausschnitten dargestellt; in der Praxis wird für jede Tilger-Ausführung eine Gleitkörper-Ausführung angewendet.

Der Gleitkörper 11, Fig. 1 und 2, besteht aus zwei Teilen 11 a und 11 b mit einem gemeinsamen, im Querschnitt winkelförmig profilierten Gleitflächenbereich 19, so daß eine axiale Fixierung der Gleitkörperteile 11 a und 11 b zueinander sichergestellt ist. Die Gleitkörperteile 11 a und 11 b stützen sich in radialer Richtung über relativ dünne Gummischichten 15 a und 15 b auf dem Innenumfang des Schwungringes 7 beziehungsweise auf dem Außenumfang des Tragkörpers 1 ab. Ein Stirnflächenbereich des Gleitkörpers 11 ist vollständig mit einer Gummischicht 20 überzogen, um das Eindringen von Schmutz in den Gleitflächenbereich 19 zu verhindern. Auf der axial gegenüberliegenden Seite sind radiale Gummiansätze 21 a und 21 b zum zusätzlichen axialen Arretieren der Gleitkörperteile 11 a, 11 b vorgesehen.

Bei dem ebenfalls aus zwei Hälften 12 a und 12 b bestehenden Gleitkörper 12, nach Fig. 1 und 3, verläuft der Gleitflächenbereich 22 zylindrisch. Zur Arretierung der Gleitkörperteile 12 a, 12 b dienen nutenförmige Vertiefungen 23 a, 23 b, in welche korrespondierende Erhöhungen 24 a, 24 b der Gleitkörper 12 a, 12 b sich radial erstrecken. Darüber hinaus weist der Tragkörper 1 einen radial nach außen abgebogenen Axialanschlag 25 auf.

Der in den Fig. 1 und 4 dargestellte Gleitkörper 13 besteht aus einem Teil. Er ist über eine am Tragkörper 1 anvulkanisierte Gummischicht 17 im Bereich einer Vertiefung 26 des Tragringes 1 gelagert. Gummischicht 17 und Gleitkörper 13 weisen ein axial gewelltes Umfangsflächenprofil auf. Zusätzlich sind Vertiefungen 27 im Gleitkörper 13 vorgesehen, in welche sich die Gummischicht 17 erstreckt. Die äußere Umfangsfläche des segmentförmigen Gleitkörpers 13 ist ebenfalls profiliert und gleitet im Betriebszustand auf dem gummifreien Innenumfang des Schwungringes 7.

Der rechte untere Teil der Fig. 1 deutet eine andere an sich bekannte dreieckige Tragkörperform 2 an, bei welcher die Gleitkörper 14 - siehe auch Fig. 5 - zwischen Dreiecks-Spitze und Schwungring 7 b angeordnet sind. Der radial innere Gleitkörperteil 14 a ist im Bereich seines Innenumfanges der Kontur der Außenumfangsfläche 6 des Tragkörpers 2 angepaßt und über eine Gummischicht 18 a auf diesem gelagert. Der Tragkörper 2 erstreckt sich dabei partiell in eine korrespondierende Ausnehmung 30 des Gleitkörpers 14. Die Halterung des radial äußeren Gleitkörperteiles 146 entspricht der Ausführung nach Fig. 3. Die Gleitfläche 28 beider Gleitkörperteile ist in axialer Richtung stufenförmig profiliert.

Während die zuvor beschriebenen, aus Kunststoff auf PTFE-Basis bestehenden Gleitkörper separat hergestellt und axial mit radialer Vorspannung zwischen Tragkörper 1, 2 und Schwungring 7 a, 7 b eingespreßt sind, ist der Gleitkörper 29 nach Fig. 1 und 6 mit dem Gummikörper 31 derart einvulkanisiert, daß lediglich die äußere Umfangsfläche 32 des Gleitkörpers 29 gummifrei am Innenumfang des Schwungringes 7 a anliegt.

Claims (17)

1. Schwingungstilger für rotierende Wellen, insbesondere Pkw-Gelenkwellen mit relativ hoher Drehzahl, bestehend aus einem mit der Welle verbindbaren Tragkörper, einem diesen konzentrisch umgebenden, zylindrischen Schwungring und mehreren, am Umfang verteilt, radial zwischen Tragkörper und Schwungring sich erstreckenden, segmentförmigen, vorzugsweise anvulkanisierten Gummikörpern sowie, in Umfangsrichtung gesehen, zwischen den Gummikörpern vorgesehenen, radial sich erstreckenden Zusatzelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzelemente als formstabile Gleitkörper (11, 12, 13, 14, 29) ausgebildet sind, die zwischen Gleitkörper (11, 12, 13, 14, 29) und Tragkörper (1, 2) und/oder Gleitkörper (11, 12, 13, 14, 29) und Schwungring (7 a, 7 b) eine relativ dünne Gummischicht (15 a, 15 b, 16 a, 16 b, 17, 18 a, 18 b, 30) aufweisen, wobei sich die Zusatzelemente vom Außenumfang des Tragkörpers (1, 2) bis zum Innenumfang des Schwungringes (7 a, 7 b) erstrecken.

2. Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (11, 12, 13, 14, 29) aus Kunststoff besteht.

3. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (11, 12, 13, 14, 29) aus Acetalharz oder PTFE mit Glasfaser- und Molykoteanteilen besteht.

4. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (12, 13, 14) formschlüssig mit dem Tragkörper (1) und/oder Schwungring (7 a) zusammenwirkt.

5. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (13) und/oder die mit dem Gleitkörper zusammenwirkende Gummischicht (17) axial wellförmig profilierte Umfangsflächen aufweisen.

6. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (13) im Bereich der gummibedeckten Umfangsfläche Vertiefungen (27) aufweist, in welche sich die Gummischicht (17) formschlüssig erstreckt.

7. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummischicht (15 a, 15 b, 16 a, 16 b, 18 a, 18 b) axial in beide Richtungen länger als der Gleitkörper (11, 12, 13, 14, 29) ausgebildet ist.

8. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 7, dadurch gekennzeichnet daß die Gummischicht (15 a, 15 b) sich radial unter Bildung von Axialanschlägen (21 a, 21 b) neben den Gleitkörper (11) erstreckt.

9. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 3, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (11) auf mindestens einer axialen Stirnseite vollständig mit einer Gummischicht (20) bedeckt ist.

10. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Gleitkörper (12, 13) diese teilweise aufnehmende radiale Vertiefungen (23 a, 23 b, 26) im Außenumfang des Tragkörpers (1) beziehungsweise im Innenumfang des Schwungringes (7 a) vorgesehen sind.

11. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (2) sich partiell in eine korrespondierende Ausnehmung (30) des Gleitkörpers (14) erstreckt.

12. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (1) einen radial nach außen sich erstreckenden Kragen (25) aufweist.

13. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitkörper (11, 12, 13, 14) unter radialer Vorspannung zwischen Tragkörper (1, 2) und Schwungring (7 a, 7 b) axial eingepreßt sind.

14. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 4, 7, 10, 12, 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (12) aus zwei Gleitkörperteilen (12 a, 12 b) mit gemeinsamer zylindrischer Gleitfläche (22) besteht.

15. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 4, 7 bis 9 und 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (11, 14) aus zwei Gleitkörperteilen (11 a, 11 b und 14 a, 14 b) mit in axialer Richtung profilierter Gleitfläche (19, 28) besteht.

16. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (29) in den Gummikörper (9) einvulkanisiert ist und mit seiner gummifreien äußeren Umfangsfläche (32) am Innenumfang des Schwungringes (7 a) anliegt.

17. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung gesehen beidseits des Gleitkörpers (11, 12, 13, 14, 29) axiale Durchgänge (10, 10′) im Gummikörper vorgesehen sind.