DE68901680T2

DE68901680T2 - Befestigung eines daempfers auf einer drehachse.

Info

Publication number: DE68901680T2
Application number: DE8989302892T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Yamanaka; Shinichi Yokoyama; Masakazu Zyogahara
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-04-18
Filing date: 1989-03-22
Publication date: 1993-04-01
Anticipated expiration: 2009-03-23
Also published as: EP0338683B1; JP2532365Y2; DE68901680D1; JPH01154020U; US4943263A; EP0338683A3; EP0338683A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung:

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Konstruktion zur Montage eines Dämpfers an einer Drehwelle, wie einer Antriebswelle, einer Kardanwelle u. dgl., zur Verwendung bei einem Fahrzeug.

Beschreibung des Standes der Technik:

Zum Zweck einer Verminderung von Vibrationen und Geräuschen in einem Antriebsstrang hat man u.a. einen Massendämpfer an einer Drehwelle, wie einer Antriebswelle und einer Kardanwelle, montiert (FORD FIESTA WORKSHOP MANUAL, '83.7 ). Dieser Massendämpfer besteht, wie in Fig. 9 oder 10 gezeigt ist, aus zwei Dämpferstücken 2. Jedes Dämpferstück 2 ist rund um eine Drehwelle 1 angeordnet, wobei Schrauben 3 in die jeweils entgegengesetzten Endstücke eingesetzt und Muttern 4 auf die Schrauben 3 geschraubt sind. Auf diese Weise werden die Dämpferstücke 2 an der Drehwelle 1 montiert. Bei einem derartigen Montagezustand wird eine innere Umfangsfläche 5 eines jeden Dämpferstücks 2 mit der Drehwelle 1 in Anlage gebracht, so daß der Massendämpfer durch die Drehwelle 1 mit einer Reibungskraft der sich berührenden Teile gehalten wird. Die innere Umfangsfläche 5 eines jeden Dämpferstücks 2 ist so gestaltet, daß sie einen V-förmigen Querschnitt hat. Wie in der Fig. 10 gezeigt ist, kann die innere Umfangsfläche 5 des Dämpferstücks 2 zu einer zylindrischen Fläche ausgestaltet sein, um sie einer Fläche der Drehwelle 1 anzupassen.
Wenn die Drehwelle zur Zeit einer Drehmomentübertragung verdreht wird, tritt eine relative Verlagerung oder ein relatives Rutschen zwischen der inneren Umfangsfläche eines jeden Dämpferstücks und der Drehwelle in dem oben geschilderten Dämpfer auf. Da die relative Verlagerung oder das relative Rutschen wiederholt auftritt, wird ein Fressen hervorgerufen.
Die FR-A-2387383 offenbart einen Dämpfer, der alle Merkmale der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 10 aufweist.

Abriß der Erfindung

Es ist demzufolge ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Dämpfer-Befestigungskonstruktion zu schaffen, um die Erzeugung eines Fressens zu verhindern, indem die relative Verlagerung zwischen einer inneren Umfangsfläche eines Dämpfers und einer Drehwelle, wenn die Drehwelle zur Zeit einer Übertragung eines Drehmoments verdreht wird, auf einen Wert so klein wie möglich eingeschränkt wird.
Ein Dämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Mehrzahl von Dämpferstücken, die imstande sind, in einer in Umfangsrichtung aneinandergrenzenden Lagebeziehung rund um eine Drehwelle angeordnet zu werden, und eine Mehrzahl von Verbindungselementen. Jedes Dämpferstück hat ein Massenteil, das mit der Drehwelle außer Berührung ist, und einen Montageabschnitt mit einer Drehsteifigkeit, die geringer ist als diejenige des Masseteils, und der an der Drehwelle montiert ist. Die jeweiligen Montageabschnitte der aneinandergrenzenden Dämpferstücke sind untereinander durch die Verbindungseinrichtungen verbunden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine innere Umfangsfläche des Massenabschnitts eines jeden Dämpferstücks als eine geneigte Fläche ausgebildet, die zu einem offenen Ende hin divergiert. Ein dem Massenabschnitt gegenüberliegender Abschnitt der Drehwelle, an welchem die Dämpferstücke montiert sind, ist so ausgebildet, daß er einen Durchmesser hat, der kleiner ist als derjenige eines dem Montageabschnitt gegenüberliegenden Teils der Drehwelle.
Wenn die Drehwelle zur Zeit einer Drehmomentübertragung verdreht wird, folgt der Montageabschnitt, der so ausgebildet ist, daß er eine geringe Steifigkeit hat, der Torsionsverformung, die an der Drehwelle in einem Berührungsteil eines jeden Dämpferstücks und der der Verformung zu unterwerfenden Drehwelle entwickelt wird, so daß das relative Rutschen zwischen dem Montageabschnitt und der Drehwelle nicht wesentlich erzeugt oder, wenn es erzeugt wird, eingeschränkt wird, so daß es gering ist. Da andererseits der Massenabschnitt außer Kontakt mit der Drehwelle ist, wird das relative Rutschen nicht erzeugt. Somit kann das Hervorrufen eines Fressens verhindert werden, um die Lebensdauer des Dämpfers und der Drehwelle zu steigern.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Das vorgenannte und weitere Ziele sowie die Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden, auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung deutlich. Es zeigen:
Fig. 1 bis 6 jeweils eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 1 eine perspektivische Darstellung, die einen zusammengebauten Dämpfer zeigt, ist, Fig.2 eine Schnittdarstellung ist, die den zusammengebauten Dämpfer zeigt, Fig. 3 eine Seitenansicht eines Dämpferstücks ist, Fig. 4 eine Frontansicht eines Dämpferstücks ist, Fig. 5 eine Unteransicht des Dämpferstücks zeigt, und Fig. 6 eine im Maßstab vergrößerte Ansicht ist, die einen Montageabschnitt einer die Dämpferstücke tragenden Drehwelle zeigt;
Fig. 7 eine allgemeine Ansicht eines Frontabschnitts eines Fahrzeugs, die einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb darstellt;
Fig. 8 eine zweite Ausführungsform des Dämpferstücks der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 8(a) eine Schnittdarstellung eines montierten Dämpferstücks und Fig. 8(b) eine Frontansicht dieses Dämpferstücks ist;
Fig. 9 und 10 jeweils Dämpfer nach dem Stand der Technik, wobei Fig. 9(a) eine Perspektivdarstellung eines montierten Dämpfers ist, Fig.9(b) eine Perspektivansicht eines Dämpferstücks ist, Fig. 10(a) eine Perspektivansicht eines weiteren montierten Dämpfers und Fig. 10(b) eine Perspektivansicht eines Dämpferstücks des Dämpfers von Fig. 10(a) sind.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Eine Dämpfer-Befestigungskonstruktion, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt einen Dämpfer 10 und mehrere Verbindungsvorrichtungen 12. Der Dämpfer 10 enthält zwei Dämpferstücke 16, die identisch in ihrer Gestalt zueinander und derart ausgebildet sind, daß sie rund um eine Drehwelle 14 anzuordnen sind. Wie später beschrieben werden wird, werden diese Dämpferstücke 16 um die Drehwelle herum angeordnet, um durch die Verbindungsvorrichtungen 12 miteinander vereinigt zu werden. Auf diese Weise wird der Dämpfer 10 an der Drehwelle 14 montiert.
Zwei Dämpferstücke 16 des Dämpfers 10 werden in spiegelbildlicher Lage zueinander um eine Ebene herum ausgestaltet, die eine Achse der Drehwelle 14 einschließt. Jedes der Dämpferstücke 16 hat als einen einheitlichen Körper einen Massenabschnitt 17a sowie einen Montageabschnitt 17b, der sich vom Massenabschnitt in einer axialen Richtung der Drehwelle aus erstreckt. Der Massenabschnitt 17a und der Montageabschnitt 17b haben im allgemeinen eine halbzylindrische Gestalt. Jedoch besitzt der Montageabschnitt 17b ein Paar von Flanschen 17c, die von den beiden Seiten des Montageabschnitts ausgehen. Wie aus der Fig. 4 deutlich wird, hat jeder der Flansche 17c eine Länge, die dem Außendurchmesser des Montageabschnitts 17a gleich ist. Jeder Flansch 17c ist mit einem Loch 18 für die Anwendung einer Schraube versehen. Das Dämpferstück 16 wird durch Gießen hergestellt.
Der Montageabschnitt 17b eines jeden Dämpferstücks 16 wird so gestaltet, daß er eine Dicke hat, die kleiner ist als diejenige des Massenabschnitts 17a, und eine Drehsteifigkeit hat, die geringer ist als diejenige des Massenabschnitts 17a. Das bedeutet, daß der Massenabschnitt 17a in der Dicke und der axialen Länge ausreichend ist, um eine notwendige Masse für einen Massendämpfer zu gewährleisten, während der Montageabschnitt 17b lediglich eine Festigkeit erhalten wird, die ausreichend ist, um den Massenabschnitt 17a mit der Drehwelle zu verbinden, und der in der Dicke und der axialen Länge aus diesem Gesichtspunkt heraus bestimmt wird. Als Ergebnis dessen wird die Drehsteifigkeit des Montageabschnitts 17b geringer als diejenige des Massenabschnitts 17a. Ferner wird durch Festsetzen der Torsionssteifigkeit des Montageabschnitts 17b, so daß sie niedriger wird als diejenige der Drehwelle 14, die der Drehwelle folgende elastische Verformung des Montageabschnitts 17b erleichtert. Wenn die Dicke des Montageabschnitts verringert wird und Kohlenstoffstahl für eine Maschinenbauanwendung sowie Sphärogußeisen jeweils für die Drehwelle 14 sowie die Dämpferstücke 16 verwendet werden, ist es möglich, eine Drehsteifigkeit des Montageabschnitts 17b zu erlangen, die so festgesetzt ist, daß sie niedriger ist als diejenige der Drehwelle 14.
Wie aus den Fig. 2, 3 und 5 deutlich wird, ist eine innere Umfangsfläche 20 des Massenabschnitts 17a eines jeden Dämpferstücks 16 mit einer halbkegeligen Fläche ausgestaltet, die vom Montageabschnitt 17b zu einem offenen Ende hin mit einem Neigungswinkel θ divergiert. Andererseits ist eine innere Umfangsfläche 21 des Montageabschnitts 17b eine halbzylindrische Fläche, die dem Profil der Drehwelle angepaßt ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Ein Beispiel, das die Anforderungen an das Dämpferstück 16 erfüllt, wird im folgenden numerisch angegeben, wobei die Abmessungen so bestimmt werden, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist: d&sub1; = 25 mm, d&sub2; = 35 mm, d&sub3; = 58 mm, d&sub4; = 29 mm, L&sub1; = 20 mm, L&sub2; = 28 mm und θ = 5º.
Das gemäß dem Obigen ausgestaltete Dämpferstück 16 wird vorzugsweise an der Drehwelle 14 montiert, die in Fig. 6 gezeigt ist. Die Drehwelle 14 in der gezeigten Ausführungsform hat einen ersten Abschnitt 15a und wenigstens zwei zweite Abschnitte 15b, von denen jeder einen Durchmesser hat, der kleiner ist als derjenige des ersten Abschnitts 15a. Die Montageabschnitte 17b der beiden Dämpferstücke 16 werden mit dem ersten Abschnitt 15a, der zwischen den zwei zweiten Abschnitten vorgesehen ist, in enge Anlage gebracht, und beide Dämpferstücke 16 werden durch die Verbindungsvorrichtungen 12 fest angebracht. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform enthält jede der Verbindungsvorrichtungen 12 eine durch das Schraubenloch 18 im Flansch sich erstreckende Schaube 13a und eine auf die Schraube 13a gedrehte Mutter 13b. Für die Schraube 13a wird von einem Stiftbolzen Gebrauch gemacht, während als die Verbindungseinrichtung ein Niet verwendet wird.
Da, wie in Fig. 2 gezeigt ist, zwischen dem Massenabschnitt 17a und der Drehwelle 14 im Zustand, da das Dämpferstück 16 an der Drehwelle 14 montiert ist, ein Freiraum S erzeugt wird, kommt der Massenabschnitt 17a außer Berührung mit der Drehwelle 14.
Wenn der Montageabschnitt 17b eines jeden Dämpferstücks mit dem ersten Abschnitt 15a der Drehwelle 14 verbunden ist, stellt sich die Torsionsverformung der Drehwelle 14 zur Zeit einer Drehmomentübertragung am zweiten Abschnitt 15b, der in der Drehsteifigkeit gering ist, als groß heraus, um dadurch die Torsionsverformung des ersten Abschnitts 15a herabzusetzen. Somit wird der Montageabschnitt 17b eines jeden Dämpferstücks mit einem kleinen Grad einer Verformung freikommen, so daß der Montageabschnitt 17b ohne Schwierigkeiten der Drehwelle 14 folgt, um die Wirkung bezüglich einer Verhinderung eines Fressens zu steigern.
Wird der Montageabschnitt 17b eines jeden Dämpferstücks 16 an der in Fig. 6 gezeigten Drehwelle 14 befestigt, so wird die Länge L des Montageabschnitts 17b vorzugsweise größer festgesetzt als die axiale Länge l des ersten Abschnitts 15a der Drehwelle 14, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Somit ist eine Kante des Befestigungsabschnitts 17b an dessen freiem Ende niemals mit der Drehwelle 14 in Berührung, um weiter die Wirkung auf eine Verhinderung eines Fressens zu steigern. Auch ist der Montageabschnitts 17b so hergerichtet, daß er der Drehwelle 14 folgt, um die elastische Verformung zu erleichtern.
Wenn, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, die innere Umfangsfläche 20 des Massenabschnitts 17a eines jeden Dämpferstücks 16 mit einer konischen, zum offenen Ende hin divergierenden Fläche ausgestattet wird, so werden, selbst wenn Fremdmaterialien, wie schlammiges Wasser, Staub u.dgl., in den Freiraum S zwischen dem Massenabschnitt 17a und der Drehwelle 14 eindringen, diese Fremdmaterialien leicht zur Außenseite hin durch die Wirkung einer Zentrifugalkraft abgeführt. Auf diese Weise können ein Verschleiß und eine Korrosion aufgrund der Fremdmaterialien beschränkt werden, um die Standzeit des Dämpfers 10 und der Drehwelle 14 zu erhöhen.
Wie als Beispiel in Fig. 7 gezeigt ist, wird der Dämpfer 10 an einer Drehwelle in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs befestigt, um als ein Massendämpfer zu wirken. Der an sich bekannte Antriebsstrang wird von einem Motor 30, einem Übersetzungsgetriebe 32, einem Differentialgetriebe 34 und Antriebswellen, die später beschrieben werden, gebildet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Differentialgetriebe 34 so angeordnet, daß es aus der Quermitte des Fahrzeugs heraus zur einen Seite hin versetzt ist. Das Differentialgetriebe 34 ist durch die Drehwellen, d.h. die Antriebswellen 14 und 15, mit dem linken und rechten Rad 36, 38 verbunden, um eine Antriebskraft übertragen zu können. Die rechte und linke Antriebswelle 14, 15 sind zueinander in der Länge unterschiedlich, wobei die rechte Antriebswelle 14 länger ist als die Antriebswelle 15. Der Massendämpfer 10 wird an der längeren, rechten Antriebswelle 14, bei der Vibrationsprobleme auftreten, befestigt. Die Befestigungsstelle des Massendämpfers 10 wird so bestimmt, daß sie annähernd in der Mitte der Antriebswelle 14 liegt.
Ein in Fig. 8 gezeigtes Dämpferstück 46 wird von einem Massenabschnitt 47a, einem Montageabschnitt 47b und einem diese beiden Abschnitte verbindenden Verbindungsabschnitt 47c gebildet, wobei der Massenabschnitt 47a des Dämpferstücks die radiale Außenseite des Montageabschnitts 47b umgibt. In Flanschen 47d des Montageabschnitts 47b sind Schraubenlöcher 48 vorgesehen. Ein Teil des dem Flansch 47d gegenüberliegenden Massenabschnitts 47a ist zu einer Aussparung 49 ausgestaltet. In einer einem jeden Schraubenloch 48 gegenüberliegenden Position des Massenabschnitts 47a ist ein Einschnitt 50 vorhanden. Dieser Einschnitt 50 kann in gleichartiger Weise zu der Aussparung ausgebildet werden, die vorgesehen ist, um in dem in Fig. 9 oder 10 gezeigten Dämpfer die Schraube und Mutter an diesem anzubringen.
Anstelle der oben beschriebenen Ausführungsform kann der Dämpfer 10 gebildet werden, indem drei Dämpferstücke 16 in Umfangsrichtung miteinander verbunden werden. Während in diesem Fall ein durch ein Paar von Flanschen 17c bestimmter Zentriwinkel 120º beträgt, kann die übrige Ausgestaltung des Dämpferstücks die gleiche wie diejenige der vorher beschriebenen Ausführungsform sein.
Die innere Umfangsfläche 20 des Massenabschnitts 17a eines jeden Dämpferstücks 16 kann, wie durch eine strich-punktierte Linie in Fig. 2 angegeben ist, geradlinig ausgestaltet sein. Dann wird der dem Massenabschnitt gegenüberliegende Teil der Drehwelle 14 so gestaltet, daß er einen geringeren Durchmesser hat als derjenige Teil der Drehwelle, der dem Montageabschnitt gegenüberliegt. Andererseits kann die Drehwelle 14 eine gleichförmige Dicke lediglich im ersten Abschnitt 15a haben. In diesem Fall wird die innere Umfangsfläche des Massenabschnitts eines jeden Dämpferstücks 16 zu einer geneigten Fläche ausgebildet, die zum offenen Ende hin divergiert, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist.
Wenngleich bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Dämpfer 10 als ein Massendämpfer verwendet wird, so kann die vorliegende Erfindung auch dann verwendet werden, wenn der Dämpfer als ein dynamischer Dämpfer anstatt eines Massendämpfers verwendet wird.

Claims

1. Dämpfer (10) zur Montage auf einer Drehwelle (14), wobei der Dämpfer (10) eine Vielzahl von Dämpferstücken (16, 46), die sich am Umfang in angrenzenden Verhältnis zueinander um die Drehwelle (14) herum anordnen lassen, sowie eine Vielzahl von Verbindungsvorrichtungen (12) umfaßt, wobei die Montage des genannten Dämpfers (10) auf der genannten Drehwelle (14) durch Verbindung der am Umfang in angrenzendem Verhältnis zueinander vorgesehenen Dämpferstücke (16, 46) untereinander mit Hilfe der genannten Verbindungsvorrichtungen (12) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der genannten Dämpferstükke (16, 46) einen Massenabschnitt (17a, 47a), der nicht in Kontakt mit der genannten Drehwelle steht, und einen auf der genannten Drehwelle (14) montierten Montageabschnitt (17b, 47b) umfaßt, der eine Drehsteifigkeit aufweist, die geringer als diejenige des Massenabschnittes (17a, 47a) ist.

2. Dämpfer nach Anspruch 1, wobei die Drehsteifigkeit des genannten Montageabschnittes (17b, 47b) des genannten Dämpferstückes (16, 46) geringer als die Drehsteifigkeit der genannten Drehwelle (14) ist.

3. Dämpfer nach Anspruch 1, wobei der genannte Montageabschnitt (17b) des genannten Dämpferstückes (16) vom genannten Massenabschnitt (17a) aus in axialer Richtung der genannten Drehwelle (14) verläuft.

4. Dämpfer nach Anspruch 3, wobei der genannte Massenabschnitt (17a) eine innere, geneigte Umfangsfläche (20) hat, die sich zu einem Öffnungsende hin erweitert.

5. Dämpfer nach Anspruch 1, wobei der genannte Massenabschnitt (47a) des genannten Dämpferstückes (46) außen in einer radialen Richtung des genannten Montageabschnittes (47b) angeordnet ist.

6. Dämpfer nach Anspruch 1, wobei die genannte Drehwelle (14) einen ersten Abschnitt (15a), mit dem der genannte Montageabschnitt (17b, 47b) des genannten Dämpferstückes (16, 46) fest verbunden ist, und einen zweiten Abschnitt (15b) umfaßt, der gegenüber dem genannten Massenabschnitt (17a, 47a) des genannten Dämpferstückes (16, 46) angeordnet ist.

7. Dämpfer nach Anspruch 6, wobei der Durchinesser des genannten zweiten Abschnittes (15b) kleiner als derjenige des genannten ersten Abschnittes (15a) eingestellt ist.

8. Dämpfer nach Anspruch 7, wobei ein dritter Abschnitt (15b), der den gleichen Durchmesser wie der genannte zweite Abschnitt (15b) aufweist, auf der dein genannten ersten Abschnitt (15a) gegenüberliegenden Seite des genannten zweiten Abschnittes (15b) angeordnet ist.

9. Dämpfer nach Anspruch 8, wobei die axiale Länge (1) des genannten ersten Abschnittes (15a) der genannten Drehwelle (14) so eingestellt ist, daß sie kürzer als die axiale Länge (L) des genannten Montageabschnittes (17h, 47b) des genannten Dämpferstückes (16, 46) ist.

10. Dämpfer (10) zur Montage auf einer Drehwelle (14), wobei der Dämpfer (10) zwei Dämpferstücke (16), die sich am Umfang in angrenzendem Verhältnis zueinander um die Drehwelle (14) herum anordnen lassen, sowie zwei Verbindungsvorrichtungen (12) umfaßt, wobei die Montage des genannten Dämpfers (10) auf der genannten Drehwelle (14) durch Verbindung der genannten zwei Dämpferstücke (16) untereinander mit Hilfe der genannten Verbindungsvorrichtungen (12) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der genannten Dämpferstücke (16) einen Massenabschnitt (17a), der eine innere Umfangsfläche (20) aufweist, die sich in Richtung auf ein Öffnungsende hin erweitert und nicht in Kontakt mit der genannten Drehwelle (14) steht, und einen auf der genannten Drehwelle (14) montierten Montageabschnitt (17b) umfaßt, der eine Drehsteifigkeit aufweist, die geringer als diejenige des Massenabschnittes (17a) ist, und wobei die genannte Drehwelle (14) einen ersten Abschnitt (15a), mit dem der genannte Montageabschnitt (17b) des genannten Dämpferstückes (16) fest verbunden ist, einen zweiten Abschnitt (15b), der gegenüber dem genannten Massenabschnitt (17a) des genannten Dämpferstückes (16) angeordnet ist und einen Durchmesser aufweist, der geringer als derjenige des genannten ersten Abschnittes (15a) ist, sowie einen dritten Abschnitt (15b) umfaßt, der auf der dem genannten ersten Abschnitt (15a) gegenüberliegenden Seite des genannten zweiten Abschnittes (15b) angeordnet ist und den gleichen Durchmesser wie der genannte zweite Abschnitt (15b) besitzt.