DE3831515C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er beispielsweise aus der EP-PA 01 31 881 als bekannt hervorgeht.

In der EP 01 31 881 A1 ist ein Drehschwingungsdämpfer in Anwendung bei einer Wellenkupplung aufgezeigt. Eine Reihe von auf einem Umfang angeordneten Rollkörpern in Mulden mit in Umfangsrichtung gegeneinander geneigten Rollflächen dienen bei dem Drehschwingungsdämpfer als Koppelglieder zur Drehmomentenübertragung zwischen zwei Wellen. An den Koppelgliedern wirken in axialer Richtung ein oder mehrere Pakete von Tellerfedern. Bei Relativverdrehungen der Wellen werden die Tellerfedern durch die auf die Schrägflächen auflaufenden Rollkörper zusammengedrückt, wobei eine Ausdehnung der Koppelglieder erfolgt. Die Schrägflächen sind derart ausgebildet, daß die Rollkörper bei zunehmender Relativverdrehung in zunehmendem Maße bis zum vollständigen Kraftschluß zwischen den Dämpferhälften wirken. Ein Drehmoment wird auf diese Weise elastisch übertragen, wobei Stöße gedämpft werden. Der Drehschwingungsdämpfer ist ferner mit einer hydraulischen Dämpfereinrichtung kombiniert. Durch Ausbildung von Kammern, die an bei Relativdrehungen der Dämpferhälften axial verschiebliche Bauteile angrenzen, wird eine Dämpfung der Schwingungsbewegungen durch Flüssigkeitsverdrängung erreicht. In einer Ausführung eines Drehschwingungsdämpfers nach der EP-PA 01 31 881 werden zwei in entgegengesetzter Richtung an einer Reihe von Koppelgliedern wirkende Tellerfedern verwendet. Durch Verwendung von Axialverzahnungen und Abstützung der Federelemente an Bauteilen einer Dämpferhälfte werden in die mit den Dämpferhälften verbundenen Wellen keine Axialkräfte eingeleitet. Nachteilig an einer derartigen Ausführung eines Drehschwingungsdämpfers ist der hohe Fertigungs- und Montageaufwand aufgrund einer Vielzahl von zum Teil komplizierten Bauteilen. An der Verwendung von axial verschieblichen Verzahnungen zur Drehmomentenübertragung ist nachteilig, daß infolge von Reibungseinflüssen ruckartige Gleitbewegungen auftreten können. Auch aufgrund des Verzahnungsspiels können ruckartige Bewegungen der Abtriebswelle bei Drehmomentenumkehr eintreten, was ungünstig hohe Beanspruchungen der Bauteile bedeutet. An der Verwendung von Tellerfedern ist nachteilig, daß aufgrund von Verschleiß und Wärmeeinwirkung ein Setzen auftreten kann, was zu einer unerwünschten Änderung der Dämpfercharakteristik führt. Nachteilig ist auch, daß infolge von Fliehkräften bei höheren Drehzahlen Reibung durch Anlage der Tellerfedern auf ihrem Innenumfang in ihrer Führung auftreten kann. Ferner kommt es zur Reibung an axialen Anlageflächen der Tellerfedern an Dämpferteilen.

In der DE 35 03 749 C2 ist eine Überlastkupplung aufgezeigt, deren zwei Kupplungshälften durch eine stirnseitige Keilverzahnung oder in Ausnehmungen gehaltene Rollen oder Kugeln miteinander gekoppelt sind. Bei Überlast erfolgt eine Verdrehung der Kupplungshälften gegeneinander, wobei zugleich ein als konische Membranscheibe ausgebildetes federndes Element durch Umschnappen ein Lösen der Kupplung bewirkt. Die Kupplungshälften können sich dann frei gegeneinander drehen. Eine derartige Membranscheibe eignet sich wegen ihrer Umschnappfunktion nicht zur Anwendung bei Drehschwingungsdämpfern.

Die in Verbindung mit einer Reibungskupplung verwendete Bremseinrichtung für die Abbremsung der Antriebswelle nach dem Lösen der Kupplung nach der US 40 46 237 umfaßt eine Überlastkupplung für die Vermeidung zu hoher Bremskräfte. Die Überlastkupplung besteht aus einer inneren, mit der Abtriebswelle gekoppelten Platte, die mit Aussparungen für die Aufnahme von Kugeln ausgebildet ist. Die innere Platte liegt zwei flexiblen Platten gegenüber, die mit Bremsscheiben verbunden sind. Die über die innere Platte vorstehenden Kugeln ragen in Öffnungen der einen der gegenüberliegenden flexiblen Platten hinein. Wenn das Bremsmoment einen bestimmten Wert überschreitet, rücken die Kugeln aus ihren Aussparungen in der flexiblen Platte aus, wobei die flexiblen Platten senkrecht zu ihrer Ebene elastisch verformt werden. Schließlich rücken die Kugeln in die darauffolgenden Aussparungen der Platte wieder ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und damit kostengünstige Ausführung eines Drehschwingungsdämpfers zu entwerfen, der ruckfrei arbeitet, kaum Verschleiß unterworfen ist, und bei Anwendung in Verbindung mit einer Wellenkupplung außerdem die Übertragung hoher Drehmomente bei großen Drehwinkeln zuläßt.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Ausbildung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch Ausbildung der Federelemente als axial elastische Membranscheiben tritt allein Rollreibung im Bereich der Rollkörper der Koppelglieder auf, weshalb der Verschleiß gering ist. Zum Bau des Drehschwingungsdämpfers werden nur einige wenige, einfache Bauteile benötigt, so daß der Drehschwingungsdämpfer kostengünstig darstellbar ist. Darüber hinaus besitzt er ein geringes Gewicht und ist aufgrund der verwendeten Materialien wärmeunempfindlich. Bei einer Anwendung in Verbindung mit einer Wellenkupplung ist die Übertragung großer Drehmomente bei großen Drehwinkeln und geringem Dämpferdurchmesser möglich, weil die Rollkörper bei Ausbildung mit Membranscheiben auf einem größtmöglichen Radius angeordnet werden können. In besonders zweckmäßigen Ausführungen nach den Ansprüchen 2 bis 4 sind zwei elastische Membranscheiben vorgesehen, die in einander entgegengesetzter Richtung an zwei Reihen von Koppelgliedern wirken. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß in die Wellen keine Axialkräfte eingeleitet werden. Zur Dämpfung der Drehschwingungen schließen an die axial beweglichen Dämpferteile mit Dämpferflüssigkeit gefüllte Kammern an, die mit einem Drosselkanal verbunden sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines einfachen Drehschwingungsdämpfers in Anwendung bei einer Wellenkupplung mit einer einzigen Membranscheibe;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Drehschwingungsdämpfers in Anwendung bei einer Wellenkupplung mit zwei einer zentralen Scheibe gegenüberliegenden Membranscheiben;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Drehschwingungsdämpfers in Anwendung bei einer Wellenkupplung mit zwei zentral angeordneten Membranscheiben;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Fig. 2 entsprechenden Drehschwingungsdämpfers, dessen eine Dämpferhälfte mit einer Drehmasse verbunden ist;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Fig. 3 entsprechenden Drehschwingungsdämpfers, dessen eine Dämpferhälfte mit einer Drehmasse verbunden ist;

Fig. 6 einen Schnitt durch eine Abwicklung entlang der in Fig. 5 eingezeichneten Schnittlinie VI-VI im Bereich der Koppelglieder des Drehschwingungsdämpfers.

Bei den in den Fig. 1 bis 5 im Schnitt dargestellten Drehschwingungsdämpfern dienen eine oder zwei Reihen von Koppelgliedern 10, die auf einem Umfang liegen, zur Drehmomentenübertragung. Die Koppelglieder 10 bestehen in einer Ausführung nach Fig. 6, die einen Schnitt durch die Abwicklung im Bereich der Koppelglieder entsprechend Schnittlinie VI-VI nach Fig. 5 darstellt, aus zylindrischen oder kugelförmigen Rollkörpern 11, die über den Umfang verteilt sind, und den zugehörigen Laufbahnen 12. Die Rollkörper 11 werden in Käfigen 14 geführt. Die Laufbahnen 12, die separaten Ringen zugeordnet sein können, die mit den Dämpferbauteilen verbunden werden, oder in den Dämpferbauteilen eingeformt sind, sind mit in Umfangsrichtung gegeneinander geneigten Flächen mit wellenförmigem Verlauf ausgebildet, so daß sich in Umfangsrichtung wellenförmig erweiternde und wieder verengende Zwischenräume für die Aufnahme der Rollkörper 11 ergeben. In einer einfachen Ausführung können die Koppelglieder 10 auch in Form einer Stirnverzahnung mit trapezförmigen Zähnen ohne dazwischenliegende Rollkörper ausgeführt sein. Allerdings machen sich hier Reibungseinflüsse verstärkt bemerkbar.

In der Ausführung nach Fig. 1 wirkt eine axial elastische Membranscheibe 7, die der einen Dämpferhälfte 1 zugeordnet ist, an einer Reihe von Koppelgliedern 10. Das Widerlager bildet eine Scheibe 5, die der anderen Dämpferhälfte 3 zugeordnet ist. Die Scheibe 5 kann ebenfalls axial elastisch oder steif ausgebildet sein. Bei der Ausführung nach Fig. 1 werden in die Wellen 2, 4 Axialkräfte eingeleitet. Dies kann durchaus erwünscht sein, um Lagerspiel zu eliminieren.

Bei den Ausführungen nach den Fig. 2 und 3 werden keine Axialkräfte in die Wellen 2 und 4 eingeleitet. Nach Fig. 2 sind die zwei Reihen von kugelförmigen Koppelgliedern 10 zwischen zwei in einander entgegengesetzter Richtung an den Koppelgliedern 10 axial wirkenden Membranscheiben 7 und 8 und einer zentralen Scheibe 9 angeordnet. Bei der Anwendung des Drehschwingungsdämpfers bei einer Kupplung ist die zentrale Scheibe 9 mit der Welle 4 verbunden. Die Membranscheiben 7 und 8 sind in der Nähe des Wellenumfangs an den Bauteilen 5 und 6 eingespannt, die mit der Welle 2 verbunden sind. Die Bauteile 5 und 6 bilden ein Gehäuse, das die Membranscheiben 7 und 8 mit den Koppelgliedern 10 und der Scheibe 9 umgibt. Bei dieser Ausführungsform werden durch die Elastizität des Drehschwingungsdämpfers Stöße der Antriebswelle gedämpft auf die Abtriebswelle übertragen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung eines Drehschwingungsdämpfers sind die Membranscheiben 7 und 8 mit der Welle 4 verbunden. Sie liegen zentral zwischen den zwei Reihen von Koppelgliedern 10. Außen grenzen die Koppelglieder 10 an die die eine Kupplungshälfte 3 bildenden Bauteile 5 und 6 an. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die entstehenden Axialkräfte ohne Aufweitung des durch die Bauteile 5 und 6 gebildeten Gehäuses aufgenommen werden, da die Bauteile 5 und 6 nicht auf Biegung beansprucht werden.

Bei den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Drehschwingungsdämpfern handelt es sich jeweils um den Fig. 2 und 3 entsprechende Konstruktionen. Während die eine Dämpferhälfte 1 aber mit einer Antriebswelle verbunden ist, trägt die andere Dämpferhälfte 3 eine Masse. Masse und Elastizität sind so abgestimmt, daß der Lauf der Antriebswelle, beispielsweise der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, vergleichmäßigt wird.

Bei Relativverdrehungen der Dämpferhälften 1 und 3 infolge von Masseträgheitskräften oder anderen an den Wellen wirkenden Kräften werden die Membranscheiben 7 und 8 axial verformt, wobei die Rollkörper 11 auf die Schrägflächen auflaufen. Die Schrägflächen sind derart ausgebildet, daß bei zunehmender Relativverdrehung Kraftschluß erfolgt. Die Steifigkeit der Membranscheiben 7 und 8 ergibt in Verbindung mit der Ausbildung der Laufbahnen 12 die Kennlinie des Drehschwingungsdämpfers. Zur hydraulischen Dämpfung der Drehbewegungen können durch die Membranscheiben 7 und 8 und die Bauteile 5 und 6 gebildete Kammern 13 mit Dämpferflüssigkeit gefüllt werden. Der Zufluß von Dämpferflüssigkeit kann beispielsweise über Kanäle in den Wellen und den Bauteilen 5, 6 erfolgen. Durch Verdrängung von Dämpferflüssigkeit durch die sich axial verformenden Membranscheiben 7 und 8 in Drosselkanäle erfolgt die Dämpfung. Durch geeignete Abdichtungen und einstellbare Drosselkanäle ist die Dämpfung einstellbar. In einer besonders einfachen Ausführung werden die Drosselkanäle durch radiale Spalte zwischen den Membranscheiben 7 und 8 und den Bauteilen 5 und 6 dargestellt.

Das aufgezeigte Prinzip mit axial elastischen Membranscheiben 7, 8 läßt eine besonders einfache und kostengünstige Bauweise des Drehschwingungsdämpfers zu. Es ergibt sich auch ein vorteilhaft niedriges Gewicht. Wegen der Ausbildung aller Bauteile aus Stahl ist der Drehschwingungsdämpfer wärmeunempfindlich. Er arbeitet ruckfrei, da die Dämpferteile spielfrei miteinander verbunden sind und nur geringe Reibungskräfte im Bereich der Rollkörper der Koppelglieder wirken. Der Drehschwingungsdämpfer ist praktisch verschleißfrei. Da die Koppelglieder bei Membranscheiben als Federelemente auf dem größtmöglichen Radius angeordnet werden können, ist im Falle einer Anwendung bei einer Wellenkupplung die Übertragung hoher Drehmomente mit großen Drehwinkeln bei kleinem Außendurchmesser des Drehschwingungsdämpfers möglich.

Der aufgezeigte Drehschwingungsdämpfer ist nur gering radial-, winkel- und axialverlagerungsfähig. Bei Verwendung kugelförmiger Rollkörper 11 ist ein geringer Wellenversatz zulässig. Mit einem Membranteil für die Scheibe 9 und einer zusätzlichen Membrankupplung oder einem anderen verlagerungsfähigen Element sind Radial-, Axial- und Winkelverlagerungen möglich. Vorteilhaft sind Zusatzkupplungen mit geringen Rückstellkräften.

Der aufgezeigte Drehschwingungsdämpfer eignet sich weiter auch in Anwendung bei einer Überlastkupplung. Die Laufbahnen 12 bzw. die trapezförmige Verzahnung werden bei zu hoher Last übersprungen.

Claims (13)

1. Drehschwingungsdämpfer, mit zwei gegeneinander verdrehbaren Dämpferhälften, die durch Koppelglieder miteinander verbunden sind, die einander auf einem Umfang gegenüberliegende, kranzartig angeordnete Flächen mit wellenförmig vor- und zurückspringenden Erhebungen und Vertiefungen beinhalten, und die bei Drehmomentänderungen infolge von Relativbewegungen der Dämpferhälften eine Änderung ihrer axialen Ausdehnung erfahren, wobei der axialen Ausdehnung Federelemente entgegenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente als axialelastische Membranscheiben ausgebildet sind, die sowohl zur Erzeugung von Axialkräften an den Koppelgliedern (10) als auch zur Übertragung von Drehmomenten dienen.

2. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede von wenigstens zwei Membranscheiben (7, 8) an jeweils einer Reihe von Koppelgliedern (10) Axialkräfte in jeweils einander entgegengesetzter Richtung ausübt, und die beiden Reihen von Koppelgliedern (10) jeweils zwischen einer Membranscheibe (7, 8), die mit der einen Dämpferhälfte verbunden ist, und Widerlager bildenden Dämpferteilen angeordnet sind, die der anderen Dämpferhälfte zugehören.

3. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlager an einer zwischen den Membranscheiben (7, 8) angeordneten zentralen Scheibe (9) der einen Dämpferhälfte (1) angeordnet sind und die Membranscheiben (7, 8) an einem axial starren Gehäuse aus den Bauteilen (5, 6) der anderen Dämpferhälfte (3) federnd eingespannt sind.

4. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der einen Dämpferhälfte (1) zugehörigen Membranscheiben (7, 8) unmittelbar nebeneinanderliegend angeordnet sind, und die Widerlager an einem axial starren Gehäuse aus den Bauteilen (5, 6) der anderen Dämpferhälfte (3) jeweils den Außenseiten der Membranscheiben (7, 8) gegenüberliegen.

5. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferhälften (1, 3) zwei Wellen (2, 4) verbinden.

6. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Dämpferhälfte (1) mit einer Antriebswelle und die andere Dämpferhälfte (3) mit einer großen Masse gekoppelt ist.

7. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Scheibe (9) der einen Dämpferhälfte (1) mit einer Antriebswelle verbunden ist und die andere Dämpferhälfte (3) mit einer großen Masse gekoppelt ist.

8. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranscheiben (7, 8) der einen Dämpferhälfte (1) mit einer Antriebswelle verbunden sind, und die andere Dämpferhälfte (3) mit einer großen Masse gekoppelt ist.

9. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das axial starre Gehäuse in Form eines geschlossenen, die Dämpferbauteile umgebenden Gehäuses aus den Bauteilen (5, 6) einer Dämpferhälfte gebildet ist.

10. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an die Membranscheiben (7, 8) mit Dämpferflüssigkeit (13) gefüllte Kammern anschließen, an die Drosselkanäle angeschlossen sind.

11. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Drosselkanäle radiale Spalte zwischen den Membranscheiben (7, 8) und den die Kammern (13) begrenzenden Bauteilen (5, 6) dienen.

12. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelglieder (10) in Form von Rollkörpern (11) in Mulden mit in Umfangsrichtung gegeneinander geneigten Stirnflächen ausgebildet sind.

13. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelglieder (10) in Form einer Stirnverzahnung ausgeführt sind.