DE3534519C2 - - Google Patents
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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.
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