DE4418742A1 - Drehschwingungstilger für Kolbenmotoren - Google Patents
Drehschwingungstilger für KolbenmotorenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehschwingungstil
ger für Kolbenmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
Ein Drehschwingungstilger für Kolbenmotoren, insbesondere
für Kraftfahrzeugmotoren, ist aus der DE 40 25 848 A1 be
kannt. Der Drehschwingungstilger besteht aus zwei
Schwungringen, die über Gummifedereinrichtungen entweder
direkt an einer Nabe oder hintereinandergeschaltet an ei
ner Nabe sitzen. Die Nabe ist ihrerseits drehfest auf der
Kurbelwelle des Motors befestigt. Wesentlich für diesen
Drehschwingungstilger ist die unterschiedlich einge
stellte Gummifedereinrichtung. Hierbei ist die den ersten
Schwungring tragende Gummifedereinrichtung hart einge
stellt, während die Gummifedereinrichtung für den zweiten
Schwungring weich eingestellt ist, wobei der zweite
Schwungring radial außerhalb des ersten Schwungringes
angeordnet ist. Mit einem derartigen Drehschwingungstil
ger können gaskrafterregte und massenkrafterregte Stör
schwingungen getilgt werden. Die Gummifedereinrichtung
des zweiten äußeren Schwungringes erlaubt eine
drehwinkelbegrenzte Relativbewegung des äußeren
Schwungringes gegenüber der Nabe bzw. gegenüber dem er
sten Schwungring. Um eine saubere Führung des großen äu
ßeren Schwungringes gewährleisten zu können, können
Gleitbuchsen zwischen den vorgenannten Bauelementen
vorgesehen sein. Winkelbeschleunigungen werden unmittel
bar über die Gummifedereinrichtung auf den äußeren
Schwungring übertragen, wobei die Gleitbuchse nur
Stützfunktion ausübt. Aufgrund der genannten Drehmoment
übertragung von der Nabe auf den äußeren Schwungring bzw.
vom inneren Schwungring auf den äußeren Schwungring ist
die dem äußeren Schwungring zugeordnete Gum
mifedereinrichtung maximal belastet und muß daher
entsprechend ausgelegt sein. Daraus resultiert eine ver
hältnismäßig große Masse der Gummifedereinrichtung, um
das Arbeitsvermögen erfüllen zu können und es resultieren
daraus weiterhin große Bindungsflächen zwischen der Gum
mifedereinrichtung und den damit zu verbindenden Teilen
des Drehschwingungstilgers. Eine derartige Konstruktion
ist zwar in der Lage, die auftretenden Schwingungen einer
Störfrequenz zu tilgen, es erscheint jedoch fraglich, ob
der weich eingestellte Tilger (w = 20 - 150 Hz) die Bean
spruchung beim An- und Abstellen des Motors dauerfest er
trägt und es keine Geräusche gibt kein Anschlagen der
Tilgermassen in ihren Anschlägen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehschwingungstilger
vorzuschlagen, der bei geringem konstruktiven Aufwand und
bei geringem Raumbedarf in der Lage ist, niederfrequente
Schwingungen von 15 Hz bis 100 Hz selektiv zu tilgen und
zwar besonders die Störschwingungen im Leerlauf, die
Leerlauf-Getrieberasseln verursachen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe entsprechend den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
Grundgedanke der Erfindung ist, daß die Tilgermasse bei
"Übermomenten" durchrutscht und auf diese Weise das
Gummifedersystem vor Überlastung geschützt wird. Das
Durchrutschen oder der Schlupftritt ab einem genau defi
nierten Drehmoment ein.
Bisher hatten niederfrequent eingestellte
Drehschwingungstilger, die die Drehmomentun
gleichförmigkeiten von Verbrennungsmotoren tilgen soll
ten, akute Lebensdauerprobleme bei Anbringung an die Kur
belwelle (Schwungscheibe) des Verbrennungsmotors.
Der Grund für dieses Verhalten liegt in den sehr hohen
Ungleichförmigkeiten von Verbrennungsmotoren während des
An- bzw. Abstellen des Motors.
Diese Ungleichförmigkeiten führen zu so hohen
Beschleunigungen der Tilgermasse, daß die Tilgerstege
nach kurzer Zeit abreißen.
Die einzelnen Komponenten des Drehschwingungstilgers ha
ben folgende Funktionen:
- 1. Die Tilgermasse
- 1.1 erzeugt aufgrund der Winkel-Beschleunigung an den Tilgerstegen ein Drehmoment und
- 1.2 gewährleistet mit der Drehfederrate der Tilger stege die Kennfrequenz des Drehschwingungstil gers.
- 2. Der Reibbelag
- 2.1 bestimmt die Höhe des Reibbeiwertes tan und ist damit
- 2.2 an der Größe des Losbrechmoments beteiligt.
- 3. Die Tellerfeder
- 3.1 erzeugt die Kraft, mit der der zweite Schwung ring auf den konischen Sitz des Reibbelages ge drückt wird.
- 3.2 bestimmt das Losbrechmoment.
- 4. Die Tilgerstege bestimmen mit der Masse des zweiten Schwungringes zusammen die Kennfrequenz des Drehschwingungstilgers.
Die Trägheitsmasse wird über Coulombsche Reibung mit dem
Gummifedersystem gekoppelt. Aufgrund der unterschiedli
chen Reibungskräfte beim Haften und Gleiten kann das
Reibsystem so ausgelegt werden, daß die Trägheitsmasse
bei der Funktion als Tilger über Haftreibung direkt, also
schlupffrei angekoppelt ist. Übersteigen die Trägheits
kräfte der Schwungmasse beim An- und Abstellen des Motors
die vorher "eingestellte" Haftreibung, so rutscht der
zweite Schwungring durch.
Der zweite Schwungring ist an keinen relativen Verdreh
winkel gebunden.
Der zweite Schwungring zentriert sich über den konischen
Sitz automatisch zum ersten Schwungring.
An sich ist ein Drehschwingungstilger durch seinen
prinzipiellen Aufbau, nämlich Nabe, Gummifedereinrichtung
und Schwungring, sehr unwuchtgefährdet. Aufgrund der Gum
mifeder wachsen die Unwuchten mit steigender Drehzahl.
Demzufolge ist ein festes, gleitfähiges Material so in
die Konstruktion einzubinden, daß sich Anfangsunwuchten
nicht drehzahlabhängig vergrößern. Erfindungsgemäß weist
der erste Schwungring nach innen ausgeformte Stege auf,
die mit einer Gleitfläche der Nabe eine enge Spielpassung
bilden. Damit ist der unwuchtkritische erste Schwungring
an der Nabe zentriert, so daß bei steigender Drehzahl
eine eventuell vorhandene Unwucht konstant bleibt und da
durch die Unwucht des zweiten Schwungringes sich auch
nicht vergrößert.
Der erfindungsgemäße Drehschwingungstilger weist eine
kompakte Bauweise auf und ist daher platzsparend ausge
bildet. Sein konstruktiver Aufbau ist sehr einfach und
daher kostengünstig.
Der Drehschwingungstilger beseitigt die niederfrequenten
und daher besonders unangenehmen Störschwingungen im
Leerlauf des Motors, die sich im Getriebe als Getrie
berasseln bemerkbar machen und eignet sich daher zur Be
seitigung von störenden Drehschwingungen bei Kolbenmoto
ren, Gelenkwellen und Antriebssträngen jeder Art.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 einen Drehschwingungstilger in einer
Teilansicht,
Fig. 2 einen Querschnitt II-II nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt III-III nach Fig. 1,
Fig. 4 bis 6 weitere Drehschwingungstilger im Quer
schnitt,
Fig. 7 ein Winkelbeschleunigungs-/Zeitdiagramm zu
dem Drehschwingungstilger nach Fig. 1 und
Fig. 8, 9 einen weiteren Drehschwingungstilger in
einer Teilansicht und im Schnitt IX-IX
nach Fig. 8.
Ein Drehschwingungstilger 1 entsprechend den Fig. 1
bis 3 besteht aus einer dünnwandigen, aus Blech oder
Kunststoff geformten Nabe 2, einem als Reibring 3 ausge
bildeten ersten Schwungring mit nach innen ausgebildeten,
einstückigen Stegen 4, einer Gummifedereinrichtung 5 zwi
schen der Nabe 2 und dem ersten Schwungring bzw. Reibring
3, einem zweiten Schwungring 6, der die Tilgermasse dar
stellt und aus einer Tellerfeder 7.
Die Nabe 2 weist eine zentrische Öffnung 9 und Bohrungen
10 zur mittel- oder unmittelbaren Montage an die nicht
gezeichnete Kurbelwelle oder an die Schwungscheibe eines
Kolbenmotors und anvulkanisierte Anschlagstege 11 aus
Gummi auf.
Die Gummifedereinrichtung 5 besteht aus einem Elastomer
und ist durch Tilgerstege 12 gebildet. Diese Tilgerstege
12 sind sowohl an die Nabe 2 als auch an den Reibring 3
anvulkanisiert.
Eine Reibpaarung 15 ist durch Konusflächen 16, 17 zwi
schen dem Reibring 3 und dem zweiten Schwungring 6 gebil
det. Ein freier Ringspalt 20 erstreckt sich über einen
axialen Bereich 21 zwischen dem Reibring 3 und dem zwei
ten Schwungring 6.
Die Tellerfeder 7 ist mittels Stauchpunkte 8 oder Schrau
ben 13 im zweiten Schwungringes 6 verankert und sichert
mit ihrem inneren Ringabschnitt 23 den zweiten Schwung
ring 6 in Bezug auf den Reibring 3.
Beim An- und Abstellen eines nicht dargestellten Motors
erfolgt zunächst eine sehr geringe Relativdrehung des
Schwungringes 6 mit dem über Haftreibung gekuppelten
Reibring 3 gegenüber der Nabe 2. Die Tilgerstege 12 wer
den dementsprechend verformt. Die Anschläge 4, 11 dienen
nur als Sicherheitssystem, wenn beispielsweise die Reib
kupplung klemmt bzw. das definierte Durchrutschmoment
überschritten wird.
Aus Fig. 7 sind die Winkelbeschleunigungen über der
Zeit t von Nabe 2 und Schwungrad 6 beim An- und Abstellen
des Motors ersichtlich. Beim Starten des Motors wird die
Nabe 2 stark beschleunigt. Durch das Federsystem 5 er
fährt der Schwungring 6 eine verzögerte Beschleunigung.
Aufgrund der Trägheit des Schwungringes 6 vergrößert sich
die Differenz der Winkelbeschleunigungen solange bis
eine definierte Winkelbeschleunigungs-Differenz erzielt
wird. Diese löst das vorab beschriebene Durchrutschen
aus. Über die "Reibkupplung" wird der Schwungring 6 wei
ter beschleunigt.
Das Durchrutschen endet, wenn die Differenz der Winkelbe
schleunigungen den vorher definierten Betrag unterschrei
tet.
Jetzt liegt zwischen dem zweiten Schwungring 6 und dem
Reibring 3 die Haftreibung vor, so daß beide Ringe,
Reibring 3 und Schwungring 6, mit übereinstimmenden
Winkelbeschleunigungen drehen. Der zweite Schwungring 6
ist dann über die Haftreibung direkt, also schlupffrei an
den Reibring 3 angekoppelt, so daß jetzt ein wirksames
Feder-Masse System in Form eines Tilgers vorliegt.
Beim Abstellen des Motors verlaufen die beschriebenen
Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge. Wesentlich für die
Funktion des Drehschwingungstilgers 1 ist, daß die
Tilgerstege 12 aufgrund der beschriebenen Anordnung nicht
überlastet werden können.
Nach Fig. 4 ist ein Drehschwingungstilger 30 an einem
Schwungrad 31 eines nicht weiter dargestellten Motors
über angedeutete Befestigungen 32 montiert. Zwischen ei
nem ersten Schwungring 33 und der Nabe 2 ist die Gummife
dereinrichtung 5 vorgesehen. Der erste Schwungring 33 be
sitzt zwei Konusflächen 34 mit Reibbelägen 35. Auf diesen
Reibbelägen 35 liegen zwei Gleitflächen 36 des zweiten,
zweigeteilten Schwungringes 37 auf. Die beiden Teile 38,
39 des zweiten Schwungringes 37 sind durch ein Schrauben
federsystem 40 zusammengehalten. Mehrere Schrauben 41 be
wirken über die Federn 42 eine einstellbare Vorspannung
des zweiten Schwungringes 37 auf dem ersten Schwungring
33. Damit läßt sich das Losbrechmoment zwischen dem zwei
ten Schwungring 37 und dem ersten Schwungring 33 ein
stellen.
Nach den Fig. 5 und 6 besteht ein erster Schwungring
50 bzw. 51 aus einem dünnen Blechteil, wobei der erste
Schwungring 50 bzw. 51 jeweils mit einem keilförmigen
Reibring 52 fest verbunden ist. Ein zweiter Schwungring
53 liegt mit einer Konusfläche 54 auf dem Reibring 52
auf. In Axialrichtung besteht zwischen dem zweiten
Schwungring 53 und der Nabe 50 bzw. 51 ein freier
Ringspalt 55. Die Lagefixierung des zweiten Schwungringes
53 in Bezug auf die Nabe 50 bzw. 51 erfolgt durch eine
Tellerfeder 56 bzw. 57.
Die Ausführungsbeispiele sind Prinzipdarstellungen. Neben
der erfindungsgemäßen Rutschkupplung (Reibpaarung 15) ist
für die Standfestigkeit der Gummifedereinrichtung 5 we
sentlich, daß die Masse des Reibringes 3 bzw. ersten
Schwungringes 33, 50 und 51 mit Reibringen 35 und 52 mög
lichst klein gegenüber der Tilgermasse des zweiten
Schwungringes 6, 37 und 53 ist.
Nach den Fig. 8 und 9 ist ein Drehschwingungstilger 60
mit einem Stahlfedersystem 61 mit Spiralfedern 62 aus
gestattet. - Dieses Stahlfedersystem 61 ersetzt gemäß
Fig. 1 die Gummifedereinrichtung 5 zwischen dem Reibring
3 und der Nabe 2 -. Der Reibring 3 bildet mit der Nabe 2
Aufnahmeräume 63 für die Spiralfedern 62. Die etwas
vorgespannten Spiralfedern 62 liegen stirnseitig zwischen
den Stegen 4 und Anschlagstegen 64 sowie umfangseitig
zwischen der Nabe 2 und dem Reibring 3. Eine Nut 65 fi
xiert die Spiralfeder 61 formschlüssig gegen seitliches
Verschieben.
Die Spiralfedern 62 stellen eine alternative Lösung zu
den elastischen Tilgerstegen 12 nach den Fig. 1 bis 6
dar.
Die Drehschwingungstilger 1, 30, 60 bestehen aus wenigen
und einfachen Teilen. Sie sind kostengünstig und weisen
ein geringes Bauvolumen auf. Insbesondere der Drehschwin
gungstilger 60 eignet sich zur Integration in Gesamtsy
steme, wie in ein bekanntes, nicht dargestelltes Kupp
lungssystem.
Die Zusammenfassung ist Teil der Beschreibung.
Claims (16)
1. Drehschwingungstilger für Kolbenmotoren, Gelenkwel
len, Antriebstränge mit einer auf einer Welle dreh
fest montierbaren Nabe,
einem die Nabe konzentrisch umgebenden ersten Schwungring, der über eine in Umfangsrichtung wirk same Federeinrichtung mit der Außenfläche der Nabe verbunden ist,
sowie einem zweiten Schwungring, der mittelbar mit der Nabe verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Schwungring (6; 37) frei drehbar ge lagert ist, und mit dem ersten Schwungring (3; 33) mittel- oder unmittelbar eine Reibpaarung (15; 35, 36) bildet.
einem die Nabe konzentrisch umgebenden ersten Schwungring, der über eine in Umfangsrichtung wirk same Federeinrichtung mit der Außenfläche der Nabe verbunden ist,
sowie einem zweiten Schwungring, der mittelbar mit der Nabe verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Schwungring (6; 37) frei drehbar ge lagert ist, und mit dem ersten Schwungring (3; 33) mittel- oder unmittelbar eine Reibpaarung (15; 35, 36) bildet.
2. Drehschwingungstilger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Schwungring (6) mit dem ersten
Schwungring (3) eine Reibpaarung (15; 35, 36) bil
det.
3. Drehschwingungstilger nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Schwungring (3; 37) den zweiten
Schwungring (6; 37) an seinem Umfang lagert und zen
triert.
4. Drehschwingungstilger nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Schwungring (4) als Reibring (3)
ausgebildet ist.
5. Drehschwingungstilger nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit dem ersten Schwungring (50; 51) ein Reibring
(52) fest verbunden ist.
6. Drehschwingungstilger nach einem der Ansprüche 4
oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleitebene zwischen dem Reibring (3) und dem
zweiten Schwungring (6) in einem Winkel von 0 bis
90°, vorzugsweise 25° zur Drehachse des Drehschwin
gungstilgers (1; 30; 70) liegt.
7. Drehschwingungstilger nach einem der Ansprüche 4 bis
6,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Tellerfeder (7) an dem zweiten Schwungring
(6) befestigt ist und mit einem Ringabschnitt (23)
am Reibring (3) anliegt.
8. Drehschwingungstilger nach dem Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Schwungring (3) nach innen ausgeformte
Stege (4) aufweist, die mit einer Gleitfläche (13)
der Nabe (2) eine enge Spielpassung bilden.
9. Drehschwingungstilger nach einem der Ansprüche 1, 2
und 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federeinrichtung als Gummifedereinrichtung
(5) ausgebildet ist, wobei Tilgerstege (12) zu na
benseitigen Anschlägen (11) freie Abstände in
Umfangsrichtung aufweisen und mit der Nabe (2) und
dem ersten Schwungring (3) fest verbunden sind.
10. Drehschwingungstilger nach einem der Ansprüche 1, 2,
8 oder 9
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Ringraum (13) zwischen dem ersten
Schwungring (3) und dem zweiten Schwungring (6) die
Tilgerstege (12), die Stege (4) und den Stegen (4)
zugeordnete mit der Nabe (2) fest verbundene An
schlagstege (11) aus Gummi vorgesehen sind,
wobei jeweils eine Steg (4) in die Lücke
zwischen zwei Anschlagstegen (11) eingreift.
11. Drehschwingungstilger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nabe (2) eine geringe Masse aufweist und als
Blech- oder Kunststoffteil ausgebildet ist.
12. Drehschwingungstilger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Schwungring (6; 37) im Verhältnis zum
ersten Schwungring (3; 33) eine sehr große Masse
aufweist.
13. Drehschwingungstilger nach den Ansprüchen 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Schwungring (33) einen dachkantförmi
gen Querschnitt mit zwei Konusflächen (34) aufweist,
die Konusflächen (34) mit Reibbelägen (35) verbunden
sind,
während der zweite Schwungring (37) zweigeteilt ist
und die beiden Teile (38, 39) durch ein Schrauben-Fe
dersystem (40) zusammengehalten sind, wobei zwei
Gleitflächen (36) des zweiten Schwungringes (37) auf
den Reibbelägen (35) des ersten Schwungringes (33)
aufliegen.
14. Drehschwingungstilger nach den Ansprüchen 1, 2 und
8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federeinrichtung als Stahlfedersystem (61)
ausgebildet ist.
15. Drehschwingungstilger nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Reibring (3) und der Nabe (2) in
Aufnahmeräumen (63) Spiralfedern (62) gelagert sind,
und die Spiralfedern (62) an den Stegen (4) des
Reibringes (3) und an Anschlagstegen (64) der Nabe
(2) abgestützt sind.
16. Drehschwingungstilger nach den Ansprüchen 14 oder
15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spiralfedern (62) formschlüssig in Nuten
(65) des Reibringes (3) gelagert sind.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4418742A DE4418742A1 (de) | 1993-11-16 | 1994-05-28 | Drehschwingungstilger für Kolbenmotoren |
EP94117705A EP0653579A1 (de) | 1993-11-16 | 1994-11-10 | Drehschwingungstilger für Kurbelwellen |
KR1019940029860A KR950014627A (ko) | 1993-11-16 | 1994-11-15 | 크랭크축의 토션진동댐퍼 |
JP28231594A JPH07190142A (ja) | 1993-11-16 | 1994-11-16 | ねじり振動ダンパー |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4339098 | 1993-11-16 | ||
DE4418742A DE4418742A1 (de) | 1993-11-16 | 1994-05-28 | Drehschwingungstilger für Kolbenmotoren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4418742A1 true DE4418742A1 (de) | 1995-06-01 |
Family
ID=6502715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4418742A Withdrawn DE4418742A1 (de) | 1993-11-16 | 1994-05-28 | Drehschwingungstilger für Kolbenmotoren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4418742A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010029055A1 (de) * | 2010-05-18 | 2011-11-24 | Wegu Gmbh & Co. Kg | Drehschwingungstilger für hohe Drehzahlen |
DE102009026553B4 (de) * | 2009-04-06 | 2013-03-07 | IDZ ingenieurbüro Dirk Zimmermann GmbH | Drehmomentübertragung zwischen einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und dem Rotor einer elektrischen Maschine |
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WO2016180589A1 (de) * | 2015-05-13 | 2016-11-17 | Zf Friedrichshafen Ag | Schwingungsdämpfungsanordnung, insbesondere für einen antriebsstrang eines fahrzeugs |
-
1994
- 1994-05-28 DE DE4418742A patent/DE4418742A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |