Drehschwingungsdämpfer mit Verzahnungskontur

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, mit einer Nabe und einer Riemenscheibe und einem Dämpfungsring aus einem elastomeren Material, der zwischen Nabe und Riemenscheibe eingeschossen ist.

Drehschwingungsdämpfer werden auch als rotatorische Tilger bezeichnet. Sie werden vorzugsweise an Kurbelwellen von Kraftfahrzeugmotoren eingesetzt. Durch die zeitlich ungleichmäßige Drehmomententwicklung im Motor und die Dreheigenresonanz der Kurbelwelle entstehen Schwingungen. Diese Schwingungen werden von dem Drehschwingungsdämpfer reduziert, bevor das Drehmoment über einen an der Riemenauflagefläche anliegenden Riemen an weitere Aggregate wie beispielsweise eine Lichtmaschine weitergegeben wird.

Um zu verhindern, dass der zwischen der Nabe und der Riemenscheibe ein- geschossene Elastomerfederkörper während des Betriebs aus dem Zwischenraum zwischen Nabe und Riemenscheibe auswandert, sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren bekannt.

Aus der DE 197 49 421 C2 ist ein Drehschwingungsdämpfer und ein Verfah- ren zu seiner Herstellung bekannt, bei dem zwischen Nabe und Riemenscheibe ein diese verbindender Gummikörper eingeschossen wird. Um eine Fixierung des eingeschossenen Gummikörpers zu ermöglichen, wird sowohl an der Nabe als auch an der Riemenscheibe eine glockenförmige Befestigungskontur ausgebildet. Es hat sich jedoch gezeigt, dass hierbei ohne zu-

sätzliche Maßnahmen keine ausreichende axiale Fixierung des Gummikörpers vorliegt.

Die DE 44 04 255 C2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Dreh- Schwingungsdämpfers, bei dem die Anlageflächen von Nabe und Riemenscheibe mit einem Kleber beschichtet werden. Beim Einschiessen des E- lastomerkörpers wird der Kleber aktiviert und anschließend entweder bei bis zu 90 ⁰ C innerhalb weniger Minuten oder bei Raumtemperatur innerhalb von 24 Stunden ausgehärtet. Die Nabe und die Riemenscheibe des Drehschwin- gungsdämpfers vor der Verarbeitung durch Chemikalieneinsatz fettfrei gemacht werden, was die Herstellung erschwert.

Weiter ist in der DE 196 53 856 C2 ein Verfahren beschrieben, bei dem die eingeschossene Gummimischung für bis zu 24 Stunden bei bis zu 170 ⁰ C ausgehärtet wird. Dieser Produktionsschritt wird Tempern genannt. Auch hier ist ein Entfetten der Bauteile notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Fixierung des eingeschossenen Dämpfungsrings sicherzustellen und die Herstellung eines Drehschwin- gungsdämpfers zu vereinfachen und damit kostengünstiger zu gestalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Drehschwingungsdämpfer der oben genannten Art vorgeschlagen, dass in die Riemenscheibe und/oder die Nabe eine Verzahnungskontur eingearbeitet ist.

Diese Verzahnungskontur legt den Dämpfungsring in axialer Richtung fest, so dass dieser auch bei großer Beanspruchung nicht aus dem Drehschwingungsdämpfer auswandern kann. Ein Drehschwingungsdämpfer, bei dem der Festsitz des Dämpfungsrings durch eine erfindungsgemäße Verzah- nungskontur sichergestellt wird, kann ohne Einsatz von Klebe- oder Haftmitteln hergestellt werden. Dadurch wird die Produktionszeit verkürzt. Auf zeit- und materialintensive Arbeitsschritte wie beispielsweise Tempern und Aus-

vulkanisieren kann verzichtet werden. Gleichzeitig werden die Produktionsmittel frei von Klebe- oder Haftmittelspuren gehalten, so dass die zum Säubern benötigte Zeit reduziert wird. Ebenso werden durch den Verzicht auf die bislang zur Vorbereitung des Einschiessens verwendeten Fettloser die Ein- haltung von Umweltauflagen und der Arbeitsschutz vereinfacht. Durch diese Vorteile kann ein erfindungsgemäßer Drehschwingungsdämpfer in einfacher Weise und kostengünstig hergestellt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Verzahnungskontur zumindest eine asymmetrische Einkerbung auf. Dies bewirkt, dass der Dämpfungsring sich an der Einkerbung in einer Richtung nicht bewegen kann, wohingegen in die andere Richtung eine Bewegung möglich ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist diese Einkerbung im Querschnitt sägezahnartig oder nasenförmig ausgeführt. Werden mehrere Einkerbungen verwendet, so ist auch denkbar, verschiedene Formen zu verwenden, etwa um das Einschiessen zu erleichtern oder zur Anpassung an Materialeigen- Schäften der Einzelteile.

Vorteilhaft kann an der Riemenscheibe und/oder der Nabe ein Endanschlag vorgesehen sein, der den Dämpfungsring in einer axialen Richtung zusätzlich gegen Auswandern endseitig absichert.

Zur weiteren Unterstützung des Festsitzes weist die Riemenscheibe und/oder die Nabe in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eine konkave oder konvexe Befestigungskontur auf, die den Festsitz des Dämpfungsrings zusätzlich verbessert.

Um den Festsitz des Dämpfungsrings in Umfangsrichtung zu verbessern, ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eine Verdrehsicherung für den

Dämpfungsring vorgesehen. Insbesondere kann die Verdrehsicherung durch eine sich in axialer Richtung erstreckende Einkerbung gebildet sein, die in die Riemenscheibe und/oder die Nabe eingebracht ist.

Bei einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Verzahnungskontur in das Metall der Riemenscheibe eingearbeitet. Dies hat den Vorteil, dass kein zusätzlicher Produktionsschritt vonnöten ist. Wenn die Riemenscheibe beispielsweise, wie in der DE 44 08 427 C2 beschrieben, gewalzt wird, muss nur die Verzahnungskontur mit in das Walzprofil aufgenommen werden.

Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist auf das Metall der Riemenscheibe eine Kunststoffbeschichtung aufgebracht. Dies ist prinzipiell in der DE 10 2004 022 050 A1 beschrieben, die auf die gleiche Anmelderin zurückgeht. In diese Kunststoffbeschichtung wird die Verzahnungskontur eingearbeitet. Der wesentliche Vorteil dieser Ausführungsform ist es, die Korrosionsbeständigkeit der betroffenen Metalloberfläche sicherzustellen, ohne spezielle Korrosionsbeschichtungen aufbringen zu müssen. Weiterhin ist eine Nachbearbeitung bei einer Kunststoffoberfläche entbehrlich.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drehschwin- gungsdämpfer;

Fig. 2 das Detail X aus Fig. 1 mit Verzahnungskontur 14;

Fig. 3 das Detail X aus Fig. 1 mit Verzahnungskontur 14 und Endanschlag 13;

Fig. 4 das Detail X aus Fig. 1 mit Verzahnungskontur 14 und doppelseitigem Endanschlag 13;

Fig. 5a das Detail Y aus Fig. 2 mit einer sägezahnartig ausgebildeten Ver- zahnungskontur 14a;

Fig. 5b das Detail Z aus Fig. 2 mit einer nasenförmig ausgebildeten Verzahnungskontur 14b;

Fig. 6a das Detail wie in Fig. 5a, wobei die Verzahnungskontur 14a in einer Kunststoffbeschichtung 15 ausgeformt ist;

Fig. 6b das Detail wie in Fig. 5b, wobei die Verzahnungskontur 14b in einer

Kunststoffbeschichtung 15 ausgeformt ist;

Fig. 7 eine Seitenansicht der Riemenscheibe 10 eines Drehschwingungsdämpfers 9 und

Fig. 8 das Detail W aus Fig. 7, in dem eine axiale Verdrehsicherung ge- zeigt ist.

Der in Fig. 1 dargestellte Drehschwingungsdämpfer 9 besteht aus einer Riemenscheibe 10, einem Dämpfungsring 12 und einer Nabe 11 , die jeweils rotationssymmetrisch sind. Die Riemenscheibe 10 und die Nabe 11 bestehen aus Metall, während der Dämpfungsring 12 aus einem elastomeren Material hergestellt ist.

Die Nabe 11 umfasst Befestigungslöcher 21 zur Befestigung der Nabe 11 an der Kurbelwelle eines Motors.

Die Riemenscheibe 10 weist auf ihrer äußeren Umfangsfläche ein PoIy-V- Profil 20 auf, das durch Drehen hergestellt wird. Es ist allerdings auch denk-

bar, ein entsprechendes Profil durch Einrollen des entsprechenden Profils zu erhalten.

Das Poly-V-Profil 20 nimmt einen Riemen zum Antrieb von Fahrzeugaggre- gaten auf.

Zur Herstellung des Drehschwingungsdämpfers 9 werden die Riemenscheibe 10 und die Nabe 11 konzentrisch zueinander angeordnet und der Dämpfungsring 12 dazwischen eingeschossen.

Im Betrieb des Drehschwingungsdämpfers 9 wirken an dem Dämpfungsring 12 insbesondere Kräfte in Umfangsrichtung und in Axialrichtung. Gibt der Dämpfungsring 12 positionsverändernd diesen Kräften nach, so wird der Drehschwingungsdämpfer 9 unbrauchbar. Wenn also der Dämpfungsring 12 nicht mehr an Riemenscheibe 10 und Nabe 11 anhaftet, so kann er beispielsweise in axialer Richtung aus dem Zwischenraum zwischen Nabe 11 und Riemenscheibe 10 auswandern. Ein Versagen des Dämpfungsrings 12 im laufenden Betrieb hätte unter Umständen Beschädigungen im Motorraum zur Folge. Dies ist in jedem Fall zu vermeiden.

Der Festsitz des Dämpfungsrings 12 wird erfindungsgemäß durch die in Fig. 2 gezeigte Verzahnungskontur 14 sichergestellt. Die Verzahnungskontur 14 umfasst zumindest eine Einkerbung, die auf der Innenfläche der Riemenscheibe 10 in Umfangsrichtung verläuft. Diese Einkerbung hat vorzugsweise einen asymmetrischen Querschnitt, um dem Dämpfungsring 12 zu erlauben, sich beim Einschießen in einer Richtung daran vorbeizubewegen, ihn allerdings an einer Bewegung in der Gegenrichtung zu hindern.

Ein bevorzugter Einkerbungsquerschnitt ist in Fig. 5a gezeigt. Die Einker- bung 14a ist sägezahnartig ausgebildet und lässt eine Bewegung des Dämpfungsrings 12 nur in einer axialen Richtung zu, während sie den Dämpfungs-

ring 12 bei einer Bewegung in der Gegenrichtung hinterschneidet und ihm dadurch den Weg versperrt.

Ein weiterer bevorzugter Einkerbungsquerschnitt ist in Fig. 5b gezeigt. Die Einkerbung 14b ist nasenförmig ausgebildet. Ihre Wirkung entspricht der der Einkerbung 14a. Entsprechend der Materialeigenschaften des Dämpfungsrings 12 sind auch andere Querschnitte als die hier genannten denkbar.

Um die Bearbeitung der Oberfläche zu vereinfachen, wird in einem weiteren Verfahren zur Produktion einer Riemenscheibe 10 auch ein Schwungring mit einem Kunststoff umspritzt. In diese Kunststoffschicht wird dann das PoIy-V- Profil 20 und die Innenfläche eingearbeitet, so dass sich entsprechend eine Riemenscheibe 10 ergibt. Die Fig. 6a und 6b zeigen entsprechend eine Ausbildung der Einkerbungen 14a und 14b in einer aufgebrachten Kunststoff- schicht.

Um den Festsitz des Dämpfungsrings 12 in axialer Richtung sicherzustellen, wird erfindungsgemäß zu der Verzahnungskontur 14 ein Endanschlag 13, wie in Fig. 3 gezeigt, hinzugezogen. Dieser Endanschlag 13 wird axial in Gleitrichtung der Verzahnungskontur 14 endseitig vorzugsweise an der Riemenscheibe 11 angeordnet. Infolgedessen erhält man eine Anordnung, in die der Dämpfungsring 12 eingeschossen werden kann, in der er aber in der axialen Richtung zuverlässig festgelegt ist.

Je nach den Eigenschaften des in dem Dämpfungsring 12 verwendeten Materials kann der Endanschlag 13 auch, wie in Fig. 4 gezeigt, auf der Nabe 11 und der Riemenscheibe ausgebildet sein.

Auch wenn der Dämpfungsring 12 nicht auswandert, aber in Umfangsrich- tung zu gleiten beginnt, verliert der Drehschwingungsdämpfer 5 seine Wirkung. Da die Riemenscheibe 10 meist eine OT-Markierung zur Motorsteuerung eingebracht ist, würde dies zu einer Störung der Motorelektronik führen.

Fig. 7 zeigt eine Riemenscheibe 10 mit einer erfindungsgemäßen Verdrehsicherung 16. Der Festsitz des Dämpfungsrings 12 in Umfangsrichtung wird durch eine in die Riemenscheibe 10 in Form von axialen Einkerbungen 17 eingearbeitete Verdrehsicherung 16 sichergestellt, die in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Eine einzelne Einkerbung 17 als Detail W aus Fig. 7 ist in Fig. 8 dargestellt.

Der Dämpfungsring 12 wölbt sich nach dem Einschiessen in die Einkerbun- gen 17 hinein und wird von diesen an einer Bewegung in Umfangsrichtung gehindert.

Durch die erfindungsgemäße Verzahnungskontur wird der Dämpfungsring 12 sicher festgelegt. Auf Haft- und Klebemittel zur Festlegung des Dämpfungs- rings kann verzichtet werden.

Bezugszeichenliste

Drehschwingungsdämpfer Riemenscheibe Nabe Dämpfungsring Endanschlag Verzahnungskontur a Sägezahnförmige Einkerbung b Nasenförmige Einkerbung Kunststoffbeschichtung Verdrehsicherung Einkerbung Poly-V-Profil Befestigungslöcher