DE60119333T2

DE60119333T2 - Dämpfer mit zwei ringförmigen elementen

Info

Publication number: DE60119333T2
Application number: DE60119333T
Authority: DE
Inventors: Yahya Oxford Hodjat
Original assignee: Gates Corp
Current assignee: Gates Corp
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: EP1307669A2; AU8133301A; BR0112527A; JP2004530081A; CN1505742A; KR100506325B1; JP3866656B2; PL194019B1; PL366206A1; EP1307669B1; KR20030090595A; CA2415374C; MXPA03001322A; US6386065B1; CN1287103C; ATE325289T1; HK1055780A1; ES2260264T3; DE60119333D1; WO2002008633A3

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Kurbelwellendämpfer und insbesondere Kurbelwellendämpfer, der eine Doppelringausbildung mit einem mechanisch fixierten flexiblen mittleren elastomeren Element zum Absorbieren von Torsions- und Biegevibrationen aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Vorrichtungen zum Dämpfen von Kurbelwellenvibrationen sind seit vielen Jahren bekannt. Im Betrieb dreht sich eine Kurbelwelle an einem Verbrennungsmotor in Reaktion auf die periodischen Impulse der Zylinder, während diese abwechselnd arbeiten. Dies erzeugt Vibrationen in der Kurbelwelle, die für eine langfristige Lebensdauer des Motors sowie der damit verbundenen Bauteile nachteilig sind.
Eine besondere Art von Dämpfern verwendet konzentrische Ringe, die durch ein flexibles elastomeres Element verbunden sind. Der innere Ring befestigt den Dämpfer an der Kurbelwelle. Der äußere Ring berührt einen Riemen für die Kraftübertragung. Das elastomere Element ist entweder durch Kleber oder mechanische Mittel zwischen den Ringen gehalten. Die Drehimpulse der Kurbelwelle werden während der Drehung der Kurbelwelle durch das flexible elastomere Element verringert oder absorbiert. Das elastomere Element nimmt im allgemeinen einen Ringraum mit konstantem Querschnitt zwischen den Ringen ein.
Repräsentativ für den Stand der Technik ist das US-Patent 5 231 893 (1993), erteilt an Sisco et al., welche einen Kurbelwellenvibrationsdämpfer mit einem elastomeren Element beschreibt, das zwischen einer Nabe und einem äußeren Trägheitselement angeordnet ist. Die radial nach außen oder innen gerichtete Krümmung der Nabe und des Trägheitselements ist so gewählt, dass die Biegevibrationen der Kurbelwelle verringert werden.
Für den Stand der Technik ebenfalls repräsentativ ist das US-Patent 5 453 056 (1995), erteilt an Ullrich et al., das eine Riemenscheibe und einen Torsionsvibrationsdämpfer beschreibt, der mit der Riemenscheibe durch einen axialen Radkranz und ein elastomeres Element verbunden ist.
Die bekannten Dämpfer verwenden hauptsächlich nicht umweltverträgliche Kleber zum Verbinden der Ringe mit dem elastomeren Element. Ein Versagen des Klebers oder des umgebenden Elastomers kann zu verhängnisvollem Versagen des Dämpfers und zu Beschädigungen des Motors führen.
Der nächstliegende Stand der Technik, DE 19533446 , betrifft einen Torsionsvibrationsdämpfer, der aus einem inneren Ring und einem äußeren Ring gebildet ist. Der innere Ring hat einen Kranz und die Außenfläche des Kranzes ist zu einer Wellenform gerollt. Der äußere Ring dient dem Treiben eines Riemens und weist entsprechend geformte innere und äußere Kranzfläche auf, die ebenfalls wellenförmig gerollt sind. Ein elastischer Dämpfer ist zwischen diesen angeordnet. Infolgedessen soll der Dämpfer über seine Breite gleichmäßig vorgespannt sein. Es soll die Aufgabe dieses Dokuments sein, einen Torsionsvibrationsdämpfer zu schaffen, dessen Herstellung wirtschaftlicher und vereinfacht ist, und der eine verbesserte formschlüssige Verbindung zwischen dem inneren Ring, dem elastischen Körper und dem äußeren Ring bewirkt.
DE 4111233 betrifft einen Torsionsvibrationsdämpfer, der aus einem inneren Ring und einem äußeren Ring, hier ein träger Ring oder eine Schwungscheibe, gebildet ist. Der innere Ring hat eine Wand und einen Radkranz und die Außenfläche des Radkranzes ist zu einer Wellenform gedreht oder gerollt. Der äußere Ring hat eine entsprechend geformte innere Radkranzfläche. Ein elastischer Dämpfer wird zwischen diesen angeordnet und anschließend wird der äußere Ring zusammengedrückt oder der innere Ring geweitet, oder beides, so dass der den elastischen Ring umgebende Ringraum sich verringert. Die Aufgabe der in diesem Dokument dargestellten Erfindung ist es, einen einfachen Herstellungsprozess mit verbessertem Absorptionsverhalten und verbesserter Lebenserwartung zu schaffen.
Es besteht ein Bedarf nach einem Doppelringdämpfer, der eine mechanische Verbindung zum Halten des elastomeren Elements zwischen den Ringen aufweist. Es besteht ein Bedarf nach einem Doppelringdämpfer, der eine mechanische Verbindung mit einem komplexen, nicht bogenförmigen zusammenwirkenden Profil aufweist. Es besteht ein Bedarf nach einem Doppelringdämpfer, der ein EPDM Elastomer als Dämpfungsmedium verwendet. Es besteht ein Bedarf nach einem Doppelringdämpfer mit durch das Profil und das Volumen des elastomeren Elements erweiterten Abstimmfähigkeiten und einem erweiterten Frequenzbereich. Die vorliegende Erfindung befriedigt diesen Bedarf.
Überblick über die Erfindung
Der Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung ist es, einen Doppelringdämpfer zu schaffen, der eine mechanische Verbindung aufweist, um das elastomere Element zwischen den Ringen zu halten.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist es, einen Doppelringdämpfer zu schaffen, der eine mechanische Verbindung mit einem komplexen, nicht bogenförmigen zusammenwirkenden Profil aufweist.
Ein Aspekt eines Ausführungsbeispiels ist es, einen Doppelringdämpfer zu schaffen, der EPDM Elastomer als Dämpfungsmedium verwendet.
Ein weiterer Aspekt ist es, einen Doppelringdämpfer mit durch das Profil und das Volumen des elastomeren Elements erweiterten Abstimmfähigkeiten und einem erweiterten Frequenzbereich zu schaffen.
Andere Aspekte der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung und den zugehörigen Zeichnungen aufgezeigt oder ergeben sich daraus.
Die Erfindung umfasst einen Doppelringdämpfer. Eine Wand erstreckt sich radial von einer Nabe, wobei die Wand am Umfang einen Radkranz aufweist. Der Radkranz hat eine Fläche, die sich im wesentlichen parallel zu einer Drehachse der Wand erstreckt und mehrere sich in axialer Richtung um den Umfang der Radkranzfläche erstreckende Wellen aufweist. Ein Außenring weist einen Außenringkranz um den Innenumfang, der einen Ringraum zwischen dem Radkranz und dem Außenringkranz bildet, und einen Riemenaufnahmebereich um einen Außenumfang auf. Der Außenringkranz weist eine Fläche auf, die sich im wesentlichen parallel zu einer Drehachse der Wand erstreckt und ferner mehrere Wellen aufweist, die sich in axialer Richtung um den Umfang der Außenringkranzfläche erstrecken. Ein elastomeres Element greift in den Ringraum ein und weist ferner eine Lippe auf, die sich um einen Umfangsrand auf jeder Seite des elastomeren Elements erstreckt und eine Dicke aufweist, die größer als die Breite des Ringraums ist, so dass das elastomere Element mechanisch zwischen dem Radkranz und dem Außenringkranz festgelegt ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das elastomere Element aus EPDM.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsdarstellung eines Doppelringdämpfers, der nicht Teil der Erfindung ist.
2 ist eine Querschnittsdarstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels der Ränder, das ebenfalls nicht Teil der Erfindung ist.
3 ist eine Querschnittsdarstellung des Details 3 in 1.
4 ist eine Querschnittsdarstellung des Details 4 in 2.
5 ist eine Querschnittsdarstellung eines elastomeren Elements, das nicht Teil der Erfindung ist.
6 ist eine Querschnittsdarstellung eines elastomeren Elements, das nicht Teil der Erfindung ist.
7 ist eine Querschnittsdarstellung eines alternativen erfindungsgemäßen elastomeren Elements.
8 ist eine Querschnittsdarstellung eines alternativen erfindungsgemäßen elastomeren Elements.
9 ist eine Querschnittsdarstellung eines alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
10 ist eine Querschnittsdarstellung eines alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Detaillierte Erfindungsbeschreibung
1 ist eine Querschnittsdarstellung eines Doppelringdämpfers. Der Doppelringdämpfer 10 weist einen Innenring 20 und einen trägen Außenring 30 auf.
Der Innenring 20 weist eine Nabe 1 und eine Wand 2 auf. Die Nabe 1 ist derart bemessen, dass sie an einer Welle, beispielsweise eine Kurbelwelle, anbringbar ist. Die in 1 dargestellte Konfiguration ist für einen Passsitz der Nabe 1 auf einer Welle ausgelegt, obwohl ein Flansch oder eine andere bekannte Anordnung ebenfalls zur Befestigung der Nabe an eine aufnehmende Welle verwendet werden kann. Der Innenring 20 weist ferner einen Radkranz 3 auf. Der Radkranz 3 erstreckt sich um den Umfang der Wand 2 und ist mit dieser verbunden.
Die Kränze 3, 6 beschreiben einen Ringraum mit einem zwischen diesen befindlichen Spalt G. Die Kränze 3, 6 haben eine Breite W, die sich im wesentlichen parallel zu einer Drehachse der Wand und des Dämpfers erstreckt.
Die Kränze 3, 6 weisen jeweils eine komplexe Form auf, die das mechanische Einfangen oder Fixieren des elastomeren Elements 7 in den Ringraum zwischen den Kränzen 3 und 6 ermöglicht, wodurch der Innenring und der träge Ring ohne Verwendung chemischer Kleber in korrekter Relativposition gehalten werden. Das elastomere Element 7 kann jedes bekannte flexible Elastomermaterial enthalten, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, EPDM, VAMAC, Neopren, SBR und Gummi.
Bei der bevorzugten Ausbildung sind keine Kleber erforderlich, um das elastomere Element 7 zwischen den Kränzen 3, 6 zu halten, da dies durch die mechanische Verbindung erreicht wird. Der Querschnitt oder das Profil der Kränze 3, 6 beschreibt eine Reihe von Wellen, die sich in axialer Richtung entlang der Innenfläche 16 des Außenringkranzes und entlang der Außenfläche 13 des Ringkranzes erstrecken oder um diese umlaufen. Bei der bevorzugten Ausbildung sind die Wellen in jedem Kranz 3, 6 derart phasenverschoben, dass in Intervallen über die axiale Breite des elastomeren Elements 7 eine Verengung oder ein Hals 8 gebildet wird, wie in den 3 und 5 dargestellt.
2 ist eine Querschnittsdarstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels der Ausbildung der Kränze. Die Kränze 3, 6 beschreiben eine Reihe von Wellen, die sich in axialer Richtung entlang der Innenfläche 16 des Außenringkranzes und entlang der Außenfläche 13 des Radkranzes erstrecken. In diesem Fall sind die Wellen zwischen den Kränzen phasengleich oder synchron, so dass der Raum zwischen der Innenfläche des trägen Rings und der Außenfläche des Innenrings konstant ist, wie in den 4 und 6 dargestellt.
3 ist eine Querschnittsdarstellung des Details 3 in 1. Zwischen gegenüberliegenden Wellen in den Flächen 13, 16 sind Verengungen 8 gebildet. Die Wellen und Verengungen halten das elastomere Element zwischen den Krän zen. Es ist ersichtlich, dass das "blasenförmige" Profil eine feste mechanische Verbindung zwischen den Kränzen und dem elastomeren Element bewirkt.
Bei einer alternativen Ausbildung weisen die Innenfläche 16 und die Außenfläche 13 eine Struktur auf, die dem mechanischen Fixieren des elastomeren Elements zwischen dem Radkranz und dem trägen Kranz dient. Die Struktur der alternativen Ausbildung kann Noppen, Oberflächenrauheit oder jede andere Form von zufälliger Flächenunregelmäßigkeit oder Reibung erzeugende Form aufweisen.
Ferner können bei einer alternativen Ausbildung Rillen oder gebogene Flächen, die einem Zahnrad oder Kettenrad ähnlich sind, in der Innen- und der Außenfläche 13, 16 ausgebildet sein, die senkrecht zu den Wellen verlaufen. Dies erhöht die umfangsmäßige Verbindungsfestigkeit zwischen Gummi und Metall.
4 ist eine Querschnittsdarstellung des Details 4 in 2. Die Breite G des Ringspalts und die Dicke S des elastomeren Elements 7, siehe 6, ist zwischen den zusammenwirkenden Wellen der Kranzflächen 13, 16 konstant.
Zur Herstellung des Doppelringdämpfers wird der Innenring mittels einer Klemmeinrichtung fixiert. Der träge Ring wird in der korrekten Endposition in bezug auf den Innenring gehalten. Das elastomere Element wird sodann mittels eines Stößels zwischen die Ringe gepresst. Die Flexibilität des elastomeren Elements ermöglicht es diesem, sich während des Einpressens den Konturen zwischen den Flächen 13, 16 anzupassen. Während der Montage wird der Gummi in hohem Maße zusammengedrückt, während er sich durch die Verengungen und/oder Flächenkonturen bewegt. Nach dem Abschluss der Montage ist er durch die Ringe an Ort und Stelle festgehalten. Ferner befindet sich das elastomere Element stetig unter Druck sobald die Montage abgeschlossen ist. Es ist im Bereich zwischen 20% und 40% komprimiert. Die nicht komprimierte Dicke S des elastomeren Elements wird durch den Herstellungsvorgang bis zu ihrer endgültigen Position in dem montierten Dämpfer zwischen den Flächen 13, 16 im Bereich zwischen 60% und 80% von S komprimiert. Anders ausge drückt beträgt die Spaltweite G zwischen 60% und 80% des Werts von S bei der Ausbildung gemäß 2. Durch Verändern des durch jedes Teil des elastomeren Elements in dem montierten Dämpfer bewirkten Kompressionsgrads können die Vibrationseigenschaften wirksam eingestellt werden.
5 ist eine Querschnittsdarstellung eines elastomeren Elements. In dem elastomeren Element 7 sind Verengungen 8 dargestellt. Wellen oder Blasen 58 und Verengungen 8 erstrecken sich in axialer Richtung um den Umfang des elastomeren Elements.
6 ist eine Querschnittsdarstellung eines elastomeren Elements. Das elastomere Element 17 hat im nicht montierten Zustand die nicht komprimierte Dicke S.
7 ist eine Querschnittsdarstellung eines elastomeren Elements gemäß der Erfindung. Verengungen 18 sind in dem elastomeren Element 27 dargestellt. Wellen 580 und Verengungen 18 erstrecken sich in axialer Richtung um den Umfang des elastomeren Elements 27. Lippen 28, 29 erstrecken sich um einen Außenumfangsrand zu beiden Seiten des elastomeren Elements. Die Lippen 28, 29 haben eine Breite T, welche die Spaltgröße G übersteigt, so dass das elastomere Element mechanisch zwischen den Ringen eingeschlossen ist.
8 ist eine Querschnittsdarstellung eines alternativen elastomeren Elements gemäß der Erfindung. Das elastomere Element 37 hat die Dicke S. Lippen 38, 39 erstrecken sich um einen Umfangsrand zu beiden Seiten des elastomeren Elements. Die Lippen 38, 39 haben eine Breite T, welche die Spaltgröße G übersteigt, so dass das elastomere Element mechanisch zwischen den Ringen eingeschlossen ist.
9 ist eine Querschnittsdarstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung. Das elastomere Element 27 ist zwischen dem Innenring 20 und dem Außenring 30 gehalten. Die Lippen 28, 29 halten das elastomere Element 27 mechanisch zwischen den Ringen.
10 ist eine Querschnittsdarstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung. Das elastomere Element 37 ist zwischen dem Innenring 20 und dem Außenring 30 gehalten. Die Lippen 38, 39 halten das elastomere Element 37 mechanisch zwischen den Ringen.
Zwar wurde eine einzelne Form der Erfindung hierin beschrieben, jedoch ist es für den Fachmann ersichtlich, das Abweichungen an dem Aufbau und dem Verhältnis zwischen Teilen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der beschriebenen Vorrichtung zu verlassen.

Claims

Dämpfer (10) mit zwei Ringelementen mit: einer radial von einer Nabe (1) abstehenden Wand (2); wobei die Wand (2) einen umfangsmäßig verlaufenden Radkranz (3) aufweist; wobei der Radkranz eine Fläche (13) aufweist, die im wesentlichen parallel zu einer Drehachse der Wand (2) verläuft und mehrere Wellen aufweist, die sich in axialer Richtung um den Umfang der Radkranzfläche (13) erstrecken; einem Außenring (30) mit einem Außenringkranz (6) um einen Innenumfang, der einen Ringraum zwischen dem Radkranz (3) und dem Außenringkranz (6) beschreibt, und einem Riemenaufnahmebereich (4) um einen Außenumfang; wobei der Außenringkranz eine Fläche (16) aufweist, die sich im wesentlichen parallel zu einer Drehachse der Wand (2) erstreckt und ferner mehrere Wellen aufweist, die sich in axialer Richtung um den Umfang der Außenringkranzfläche (16) erstrecken; und einem in den Ringraum eingreifenden elastomeren Element (7); dadurch gekennzeichnet, dass das elastomere Teil (7) ferner eine Lippe (38; 39) aufweist, die sich um einen Umfangsrand auf jeder Seite des elastomeren Elements (7) erstreckt und eine Dicke aufweist, die größer als die Breite des Ringraums ist, so dass das elastomere Element (7) mechanisch zwischen dem Radkranz (3) und dem Außenringkranz (6) festgelegt ist.
Dämpfer (10) nach Anspruch 1, bei dem die Wellen der Radkranzfläche und die Wellen der Außenringkranzfläche derart angeordnet sind, dass der Ringraum zwischen der Radkranzfläche (13) und der Außenringkranzfläche (16) im wesentlichen konstant ist.
Dämpfer (10) nach Anspruch 1, bei dem die Wellen des Radkranzes und die Wellen des Außenringkranzes derart angeordnet sind, dass in dem Ringraum zwischen jedem Paar einander gegenüberliegender Wellen eine Verengung (8) gebildet ist.
Dämpfer (10) nach Anspruch 2, bei dem das elastomere Element (7) eine im wesentlichen konstante Dicke hat.
Dämpfer (10) nach Anspruch 3, bei dem das elastomere Element (7) ein Profil hat, das zusammenwirkend an der Außenringkranzfläche (16) und der Radkranzfläche (13) angreift.
Dämpfer (10) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei dem das elastomere Element (7) zwischen der Radkranzfläche (13) und der Außenringkranzfläche (16) im Bereich von 20% bis 40% komprimiert ist.
Dämpfer (10) nach Anspruch 1, bei dem die Radkranzfläche (13) eine Reibstruktur aufweist; und die Außenringkranzfläche (16) eine Reibstruktur aufweist.
Dämpfer (10) nach Anspruch 7, bei dem die Radkranzflächenstruktur und die Außenringkranzflächenstruktur das elastomere Element (7) mechanisch in dem Ringraum fixieren.
Dämpfer (10) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, ferner mit mehreren benachbarten Rillen und Rippen, die um den Umfang der Radkranzfläche (13) unter einem von Null verschiedenen Winkel zu den Wellen in gegenseitigem Abstand angeordnet sind; und mehreren benachbarten Rillen und Rippen, die um den Umfang der Außenringkranzfläche (16) unter einem von Null verschiedenen Winkel zu den Wellen in gegenseitigem Abstand angeordnet sind.