DE10052783A1 - Torsionsdämpfungsmechanismus mit Zusatzmasse und Kupplungsmechanismus - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ist gerichtet auf einen Torsionsdämpfermechanismus, beispielsweise ein Kupplungsmechanismus oder ein Zweimassenschwungrad, mit einem Torsionsdämpfer mit einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite, wobei Eingangs- und Ausgangsseite gemeinsam drehbar und über Federspeicher (10) elastisch miteinander verbunden sind. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Zusatzmasse (17), wobei die Zusatzmasse (17) lastabhängig an den Torsionsdämpfer ankoppelbar ist und das Maß der Ankopplung durch die tangentiale Relativstellung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite bestimmt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf einen Torsions­ dämpfungsmechanismus mit einem Torsionsdämpfer und einer an den Torsionsdämpfer lastabhängig ankoppelbaren Zusatzmasse sowie einen Kupplungsmechanismus mit einem solchen Torsionsdämpfungs­ mechanismus.

Torsionsdämpferscheiben werden verwendet, um Drehmoment­ schwankungen bzw. -spitzen eines Antriebs zu verringern und damit einer hinter der Torsionsdämpferscheibe liegenden Antriebswelle einen gleichmäßigeren Drehmomentverlauf zu vermitteln. Verwendung finden solche Torsionsdämpferscheiben beispielsweise in Kupplungs­ mechanismen und bei Zweimassenschwungrädern. Eine Torsionsdämpferscheibe besteht aus einem Eingangsbereich, der üblicherweise scheibenförmig ausgebildet ist und auf den über die peripheren Bereiche der zumindest einen Scheibe ein Drehmoment eingeleitet wird, sowie aus einem Ausgangsbereich, der zumeist ebenfalls scheibenförmig ausgebildet ist, welcher an eine Nabe gekoppelt ist, die eine Ausgangsantriebsachse antreiben kann. Die meist am Ausgang sitzende Scheibe wird als Nabenscheibe bezeichnet und üblicherweise auf beiden Seiten von Abdeckblechen umgeben, welche fest mit der drehmomentübertragenden Scheibe der Eingangsseite verbunden sind. Es gibt ebenfalls Ausführungen mit einem Abdeckblech. Die eigentliche Drehmomentübertragung zwischen Ausgangsseite und Eingangsseite findet zwischen den Abdeckblechen eingangsseitig und der Nabenscheibe ausgangsseitig statt. Die beiden Elemente sind über Federelemente (Federspeicher) miteinander verbunden. Bei Drehung der Abdeckbleche üben spezielle Vorsprünge der Abdeckbleche eine Kraft auf die Federspeicher aus, welche diese an Bereiche der Nabenscheibe, die am anderen Ende der Federspeicher angeordnet sind, übertragen. Somit drehen Abdeckbleche und Nabenscheibe um eine gemeinsame Drehachse. Drehmomentschwankungen, welche vom eingangsseitigen Antrieb auf die Abdeckbleche übertragen werden, werden von den Federspeichern mehr oder weniger herausgefiltert, so dass der Drehmomentverlauf der ausgangsseitigen Nabenscheibe gleichförmiger ist. Bei anderen Bauformen bekannter Torsionsdämpferscheiben ist die oben beschriebene Anordnung umgekehrt, so dass die Abdeckbleche ausgangsseitig liegen und die Nabenscheibe eingangsseitig.

Ein Torsionsschwingungssystem in beispielsweise einem Kupplungs­ mechanismus oder einem Zweimassenschwungrad kann bezüglich seiner kritischen Resonanzdrehzahl n_k durch folgende Formel grob beschrieben werden:

n_k = SQRT((1/J₁ + 1/J₂).c.K).30/(π.Z)

wobei J₁ und J₂, die Trägheiten der Primär- bzw. Sekundärseite;
c die Federsteifigkeit(en);
K ein Korrekturfaktor mit K = 1, falls c in Nm/rad angegeben wird, und mit K = 180/π, falls c in Nm/Grad angegeben wird; und
Z die Zahl der Unrundereignisse (wie beispielsweise Zündvorgänge in einem Verbrennungsmotor) pro Umdrehung einer Antriebswelle auf der Eingangsseite sind.

Eine Entkopplung kann nur oberhalb dieser Drehzahl erreicht werden (als Richtwert ab SQRT(2) × n_k). Beim Zweimassenschwungrad sind beide Trägheiten etwa gleich groß. Damit erreicht der Term in Klammern ein Minimum. Bei der Kupplungsscheibe ist J₁ bis zu 100 × J₂. Damit stellt die Trägheit J₂, einen wesentlichen "Hebel" zur Absenkung der Eigenfrequenz eines Torsionsdämpfungssystems mit Kupplungsscheibe dar. Die Fig. 11 zeigt die Variation der kritischen Drehzahl durch Verschiebung der Trägheitsmomente des Terms in Klammern einschließlich der Wurzel von Primär- zu Sekundärseite. Punkt A kennzeichnet hierbei das typische Verhältnis bei einem Zweimassenschwungrad, welches beispielsweise bei etwa 60 : 40 liegen kann, während Punkt B eine typische Kupplungsscheibe wiedergibt. Wie ersichtlich, können sich beim Zweimassenschwungrad Veränderungen kaum auswirken, da ein sehr breites Minimum vorliegt. Bei einer Kupplungsscheibe kann die Resonanzstelle des Systems dagegen wesentlich beeinflusst werden.

Eine weitere Verbesserung des Drehmomentverhaltens kann erreicht werden, indem eine Zusatzmasse (zumeist über ein Dämpfungselement) an die Eingangs- oder die Ausgangsseite eines Torsionsdämpfers gekoppelt wird.

Dadurch wird das Massenträgheitsmoment (MTM) der Ausgangs- oder der Eingangsseite stark erhöht, so dass sich zumindest eine Eigenfrequenz des Gesamtsystems reduziert und sich so der sogenannte überkritische Drehzahlbereich des Antriebs deutlich erhöht. Die Erhöhung des Massenträgheitsmoments der Ausgangsseite einer Torsionsdämpfer­ scheibe ist besonders geeignet, da dort das Massenträgheitsmoment im Vergleich zum Massenträgheitsmoment der Eingangsseite sehr klein ist, so dass bereits eine kleine Zusatzmasse das Massenträgheitsmoment der Ausgangsseite im Verhältnis sehr stark erhöht. Die Anbindung der Zusatzmasse erfolgt vorzugsweise über ein Dämpfungselement. Bevorzugt wird ein Dämpfungselement verwendet, das mittels trockener Reibung ausgebildet ist, wobei jedoch ebenfalls eine viskose Flüssigkeitsdämpfung oder andere Dämpfungsprinzipien wie Magnetfelddämpfung oder Piezoelementdämpfung vorstellbar sind. Das wirksame Reibmoment zwischen der Zusatzmasse und der Ausgangs- oder Eingangsseite kann somit innerhalb großer Grenzen beliebig eingestellt werden.

Treten nun von der Eingangsseite, beispielsweise einem Antrieb wie einem Motor, bzw. von der Ausgangsseite, beispielsweise einem Getriebe herkommend Momentanspitzen auf, die das eingestellte Reibmoment überschreiten, so rutscht die Zusatzmasse durch, wodurch Energie dissipiert wird. Auf diese Weise werden die Momentenspitzen in einem Antriebsstrang gekappt und dadurch die Drehungleichförmigkeit reduziert.

Insbesondere bei Kupplungsmechanismen besitzen Torsionsdämpfer­ scheiben in der Regel ein möglichst geringes Massenträgheitsmoment, da dies beim Auskuppeln und einem Schaltvorgang von der Synchronisiereinrichtung im Getriebe mitsynchronisiert werden muss. Wird unter solchen Voraussetzungen die Masse der Eingangs- oder Ausgangsseite einer Torsionsdämpferscheibe durch eine Zusatzmasse weiter erhöht, ist dies schädlich für die Synchronisiereinrichtung im Getriebe. Deshalb wird eine Trennvorrichtung an der Zusatzmasse positioniert, die dafür sorgt, dass im ausgekuppelten Zustand die Zusatzmasse von der Torsionsdämpferscheibe getrennt ist und somit nicht synchronisiert werden muss.

Herkömmliche Trennvorrichtungen zur Trennung der Zusatzmasse von der eigentlichen Torsionsdämpferscheibe können die axialen betätigungs­ abhängigen Wege der zum Kuppeln verwendeten Anpressplatte oder der die Anpressplatte antreibenden Membranfeder als Auslösungs­ mechanismus verwenden. So beschreibt beispielsweise die US 6,012,559 eine Kupplung, bei der an der Druckplatte zusätzlich ein Mechanismus angeordnet ist, welcher über ein System von Stiften und Blechen zugleich mit der Hauptkupplung eine Unterkupplung betätigen kann, welche die Zusatzmasse im wesentlichen zeitgleich an die ausgangsseitige Nabe der Kupplung koppelt. Die DE 198 41 418 A1 beschreibt eine weitere zusatz­ massenunterstützte Kupplungsvorrichtung, bei der durch das Einkuppeln die Kupplungsscheibe und mit dieser die gesamte Torsionsdämpferscheibe axial in Richtung auf die Eingangsseite verschoben wird. Die Verschiebung führt dazu, dass ein weiterer Ankuppelmechanismus zunächst durch Reibungskräfte eine Zusatzmasse, welche koaxial mit der Ausgangsnabe der Kupplung gelagert ist, beschleunigt und dann in Eingriff mit ihr gelangt. Bei diesen im Stand der Technik bekannten Ansätzen sind jedoch die großen axialen Wege nachteilig sowie über die Zeit auftretender Verschleiß, der einen Betätigungsweg vergrößert, die Gefahr des Anrasselns, bei dem beim Wiedereinkuppeln der eigentlichen Kupplung die Trennvorrichtung später als die eigentliche Kupplung greift und die Gefahr des Mitsynchronisierens, bei dem beim Wiedereinkuppeln die eigentliche Kupplung später greift als die Trennvorrichtung.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher zur Vermeidung der beschriebenen Nachteile die Aufgabe zugrunde, eine Auslösung der Trennvorrichtung zu erzielen, die nicht betätigungwegsabhängig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Torsions­ dämpfungsmechanismus gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, den Kupplungsmechanismus gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 20, und den Torsionsdämpfungsmechanismus mit radial gelagerter Zusatzmasse gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 21. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Aspekte und Details der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.

Der Erfindung liegt der grundsätzliche Gedanke zugrunde, die Zusatzmasse nicht mehr betätigungswegabhängig an den Torsionsdämpfer zu koppeln, sondern eine lastabhängige Kopplung zu erzielen. Als Informationsbasis für die Entscheidung über Kopplung oder Nichtkopplung wird dabei die Relativverdrehung zwischen der Eingangs- und der Ausgangsseite des Torsionsdämpfers genutzt. Bei einem Auskuppelvorgang wird die Anpressplatte des Kupplungsmechanismus von der Kupplungsscheibe und dem Schwungrad gelöst, woraufhin der Momentenfluss in die Scheibe unterbrochen ist. Als Folge entspannen sich die Eingangs- und die Ausgangsseite des Torsionsdämpfers zueinander und nehmen bedingt durch die Federspannung der Federspeicher eine definierte Nulllage ein. Der erfindungsgemäße Grundgedanke besteht darin, abhängig von diesem Verdrehwinkel der Eingangs- und Ausgangsseite zueinander die Trennvorrichtung zu betätigen und dadurch die Zusatzmasse ein- bzw. abzukoppeln. In einem definierten Bereich des Relativdrehwinkels, vorzugsweise in einem Bereich um die Nulllage herum, kommt es hierbei zur Abkopplung der Zusatzmasse von der Torsionsdämpferscheibe. In Bereichen mit einer merklichen Entfernung von diesem Bereich, also einer tangential veränderten Relativstellung, ist die Zusatzmasse an die Torsionsdämpferscheibe gekoppelt, da beispielsweise die entsprechende Trennvorrichtung nicht betätigt ist. Selbstverständlich kann eine Trennvorrichtung, abhängig von der Relativstellung, nahezu beliebig betätigt bzw. nicht betätigt werden. So ist insbesondere eine Ankopplung der Zusatzmasse bei einem genau definierten Verdrehwinkel, d. h. für eine bestimmte Last, möglich.

Die Erfindung ist daher gerichtet auf einen Torsionsdämpfungsmechanismus mit einem Torsionsdämpfer mit einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite, wobei Eingangs- und Ausgangsseite gemeinsam drehbar und über Federspeicher elastisch miteinander verbunden sind; einer Zusatzmasse, wobei die Zusatzmasse lastabhängig an den Torsionsdämpfer ankoppelbar ist und das Maß der Ankopplung durch die tangentiale Relativstellung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite bestimmt ist.

Unter einem Federspeicher ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein federndes Element zu verstehen, welches einem darauf ausgeübten Druck durch Kontraktion nachgibt. Als Federspeicher können beispielsweise Wendel- oder Schraubenfedern oder Gummielemente wie Gummifedern dienen. Wenn es auch grundsätzlich möglich ist, die elastische Verbindung von Eingangs- und Ausgangsseite über einen einzelnen Federspeicher zu realisieren, so wird es doch bevorzugt, mehrere gleichmäßig angeordnete Federespeicher zu verwenden.

Um die koaxiale, freie Drehbarkeit der Zusatzmasse relativ zum Torsionsdämpfer zu ermöglichen, wird es bevorzugt, dass Eingangs- oder Ausgangsseite eine Nabe aufweisen und die Zusatzmasse (17) die Nabe (9) radial außen umgibt und an der Nabe (9) radial gelagert ist. Die Nabe kann beispielsweise der Anordnung einer Nabenscheibe dienen, welche als eine der beiden Seiten fungiert und in Kontakt mit den Federspeichern steht.

Wie oben erwähnt, kann ein Torsionsdämpfungsmechanismus in eine Eingangsseite (Primärseite) und eine Ausgangsseite (Sekundärseite) unterteilt werden. Die Eingangsseite umfasst alle Elemente des Torsionsdämpfungsmechanismus bis zu den Federspeichern, an denen eine externe Antriebskraft angreift. Demgegenüber umfasst die Ausgangsseite alle Elemente, welche auf der anderen Kraftkopplungsseite der Federspeicher liegen und welche die Antriebskraft weitergeben, beispielsweise über eine Ausgangsnabe an eine Ausgangsantriebswelle. In der Regel ist eine Nabenscheibe eines der Ausgangselemente, während zumindest ein Abdeckblech zur Eingangsseite gehört. In diesem Fall kann die Eingangsseite als erste Seite einen Antrieb umfassen, welcher das oder die Abdeckbleche antreiben kann, während die zweite Seite eine Ausgangsseite ist und die Nabe entsprechend eine Ausgangsnabe. Die Federspeicher verbinden Nabenscheibe und Abdeckblech(e) elastisch miteinander. Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich und soll von der Erfindung miterfasst werden, die Anordnung dieser Elemente zu invertieren, sodass die Nabenscheibe zur Eingangsseite gehört.

Unter einer tangentialen Relativstellung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Stellung zweier gemeinsam rotierender Elemente, die sich durch deren unterschiedliche Drehung zueinander, also durch Aus- und Einwandern zweier am Umfang angeordneter Punkte, in im wesentlichen tangentialer Richtung ergeben, zu verstehen. Das Maß der Ankopplung kann hierbei zweckdienlich dem geplanten Verwendungszweck des Torsionsdämpfungsmechanismus angepasst sein. So kann beispielsweise ein Übergangsbereich vorhanden sein, in dem die Zusatzmasse abhängig von der tangentialen Relativstellung der Eingangs- und Ausgangsseite über Reibung an die Torsionsdämpferscheibe angekoppelt ist.

Zwischen der Eingangs- und Ausgangsseite wird dabei ebenfalls ein Reibmoment aufgebaut, das sich im wesentlichen proportional zum Reibmoment an der Zusatzmasse verhält (Verhältnis ist hierbei abhängig von µ-Wert und Reibradius). Die herkömmliche Reibeinrichtung in der Torsionsdämpferscheibe ist bei Vorhandensein einer über Reibung angekoppelten Zusatzmasse ggfs. nicht mehr notwendig. Sie kann jedoch zusätzlich vorhanden sein. Die Trennvorrichtung kann auch in radialer Richtung wirken. Außerdem kann die Trennvorrichtung die Längenänderung der Federspeicher nutzen.

Vorzugsweise ist im Bereich einer Nullstellung der Torsionsdämpferscheibe die Zusatzmasse vom Torsionsdämpfer abgekoppelt. Unter einer Nullstellung der Torsionsdämpferscheibe ist hierbei zu verstehen, wenn keine Kräfte durch eine unter Last erfolgende Drehung über Eingangs- und Ausgangsseite auf die Federspeicher ausgeübt werden. Unter Abkopplung ist hierbei zu verstehen, dass bis auf einen unvermeidlichen oder konstruktiv beabsichtigten Resteffekt, der Grundreibung, keine Reibung zwischen Zusatzmasse und Torsionsdämpferscheibe auftritt. Der Bereich um die Nullstellung kann je nach Verwendungszweck unterschiedlich breit ausgelegt werden.

Der Torsionsdämpfungsmechanismus kann hierbei zumindest einen Mitnehmer aufweisen, welcher durch Reibung die Zusatzmasse an den Torsionsdämpfer koppeln kann; zumindest ein Elastikelement und zumindest einen, dem Elastikelement entgegenwirkenden Einstellmechanismus, durch die der zumindest eine Mitnehmer kontinuierlich einstellbar ist zwischen einer ersten Position, bei der die Reibung zwischen Mitnehmer und Zusatzmasse einen Minimalwert aufweist oder auch Null ist, und einer zweiten Position, bei der eine vorgegebene Maximalreibung zwischen Mitnehmer und Zusatzmasse besteht; wobei die Einstellung des zumindest einen Mitnehmers zwischen der ersten und der zweiten Position bestimmt ist von einer Positionierung des Einstellmechanismus und dessen Positionierung wiederum bestimmt ist von der tangentialen Relativstellung der Eingangsseite und der Ausgangsseite und wobei bei der ersten Position die Federspeicher maximal elongiert sind. (d. h. in etwa in einer Nullstellung entspannt, wobei dieser Wert durch interne Reibung etc. Schwankungen unterliegen kann). Der Einstellmechanismus dient somit der Umsetzung einer Relativposition von Eingangs- und Ausgangsseite in eine reibende Einwirkung des Mitnehmers auf die Zusatzmasse.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Torsionsdämpfungsmechanismus eine Nabe mit einer daran angeordneten Nabenscheibe als die eine Seite von Eingangs- und Ausgangsseite und zumindest ein der Nabenscheibe benachbartes Abdeckblech als die andere Seite aufweisen und der Einstellmechanismus zumindest eine Anordnung aus zwei aufeinander liegenden schiefen Ebenen aufweisen, wobei eine erste schiefe Ebene an der Nabenscheibe angeordnet ist, eine zweite schiefe Ebene am Mitnehmer angeordnet ist; der Mitnehmer an einem der zumindest einen Abdeckbleche drehfest und axial beweglich angeordnet ist; und die schiefen Ebenen so in Umfangsrichtung angeordnet sind, dass eine Änderung der Relativstellung der Nabenscheibe und der Abdeckbleche zu einer Verschiebung der schiefen Ebenen zueinander führt, so dass sich die axiale Position der zweiten schiefen Ebene ändern kann und es zu einem Anstieg der Reibung zwischen Zusatzmasse und Mitnehmer kommen kann.

Durch die Änderung der Relativstellung schieben sich die schiefen Ebenen also übereinander, wobei die am Mitnehmer axial bewegliche schiefe Ebene nachgibt und beispielsweise mit zunehmender Verdrehung von Nabenscheibe und Abdeckblechen immer weiter axial ausgerückt wird. Da sich der Mitnehmer zusammen mit der schiefen Ebene verschiebt, kommt er in Kontakt mit der Zusatzmasse, welche daraufhin anfängt, mit der Torsionsdämpferscheibe mitzurotieren. Die Verschiebung der schiefen Ebenen zueinander erfolgt in der Regel in axialer Richtung. Unter "drehfest" ist zu verstehen, dass der Mitnehmer mit dem zumindest einen Abdeckblech mitrotiert, wobei er gegenüber dem Abdeckblech ein Spiel aufweisen kann.

Die Zusatzmasse kann ein Zwischenelement aufweisen, das mit einem ersten Bereich drehfest und axial verschieblich an der Zusatzmasse angeordnet ist und mit einem zweiten Bereich zwischen dem Mitnehmer und dem Elastikelement angeordnet ist, so dass es vom Elastikelement gegen den Mitnehmer gedrückt werden kann. Während also bei zunehmendem Verdrehwinkel und damit sich ändernder Relativstellung der Mitnehmer axial auswandern möchte und dabei das Zwischenblech in axialer Richtung mitverschieben möchte, erhöht sich die durch das Elastikelement auf das Zwischenblech ausgeübte Kraft, wodurch sich die Reibung zwischen Mitnehmer und Zwischenblech erhöht. Wenn sich der Verdrehwinkel, also die Relativstellung zwischen Nabenscheibe und Abdeckblech, verkleinert, drückt das Elastikelement über das Zwischenblech den Mitnehmer zurück in die Ausgangsstellung, bei der keine Reibung mehr bzw. nur noch eine Grundreibung gegeben ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung der schiefen Ebene vertauscht, so dass der Einstellmechanismus zumindest eine Anordnung aus zwei aufeinander liegenden schiefen Ebenen aufweist, wobei eine erste schiefe Ebene an der Nabenscheibe angeordnet ist, eine zweite schiefe Ebene am Elastikelement angeordnet ist; das Elastikelement am Mitnehmer angeordnet ist; der Mitnehmer an einem der Abdeckbleche drehfest und axial beweglich angeordnet ist; und die schiefen Ebenen so in Umfangsrichtung angeordnet sind, dass eine Änderung der Relativstellung der Nabenscheibe und der Abdeckbleche zu einer Verschiebung der schiefen Ebenen zueinander führt, so dass sich die axiale Position der zweiten schiefen Ebene ändern kann und es zu einer Reibung zwischen Zusatzmasse und Mitnehmer kommen kann. Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der Elastikelement und schiefe Ebene unmittelbar miteinander verbunden sind, ist es nicht mehr notwendig, das Zwischenelement, sofern vorhanden, axial verschieblich zu machen.

Somit kann die Zusatzmasse ein Zwischenelement aufweisen, das mit einem ersten Bereich an der Zusatzmasse angeordnet ist und mit einem zweiten Bereich am Mitnehmer angeordnet ist, so dass das Elastikelement den Mitnehmer gegen das Zwischenelement drücken kann.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Torsionsdämpfungsmechanismus eine Nabe mit einer daran angeordneten Nabenscheibe als die eine Seite von Eingangs- und Ausgangsseite und zumindest ein der Nabenscheibe benachbartes Abdeckblech als die andere Seite auf und weist der Einstellmechanismus zumindest eine Anordnung aus zwei aufeinander liegenden schiefen Ebenen auf, wobei eine erste schiefe Ebene an den Abdeckblechen angeordnet ist, eine zweite schiefe Ebene am Mitnehmer angeordnet ist; der Mitnehmer an der Nabenscheibe drehfest und axial beweglich angeordnet ist; und die schiefen Ebenen so in Umfangsrichtung angeordnet sind, dass eine Änderung der Relativstellung der Nabenscheibe und Abdeckbleche zu einer Verschiebung der schiefen Ebenen zueinander führt, so dass sich die axiale Position der zweiten schiefen Ebene ändern kann und es zu einem Anstieg der Reibung zwischen Zusatzmasse und Mitnehmer kommen kann.

Auch hier kann die Zusatzmasse ein Zwischenelement aufweisen, das mit einem ersten Bereich axial verschieblich an der Zusatzmasse angeordnet ist und in einem zweiten Bereich zwischen dem Mitnehmer und dem Elastikelement angeordnet ist, so dass es vom Elastikelement gegen den Mitnehmer gedrückt werden kann.

In einer einfachen Ausführungsform sind die schiefen Ebenen zwei aufeinander gleitbare Rampen. Es ist jedoch auch möglich, dass die schiefen Ebenen Scheiben sind, in die Rollbahnen für Wälzkörper eingebracht sind, wobei die axiale Tiefe der Rollbahnen in Umfangsrichtung veränderbar ist. Ebenfalls ist es denkbar, die Rollbahnen auf den Wälzkörpern nicht kreisrund, sondern beispielsweise elliptisch zu gestalten, wobei die axiale Tiefe der Rollbahnen in den Scheiben dann in Umfangsrichtung konstant sein kann. Durch all diese Konstruktionen lässt sich wirksam eine Verstellung der Relativstellung von Nabenscheibe und Abdeckblechen in tangentialer Richtung in eine Änderung einer axialen Positionierung des Mitnehmers umsetzen.

Vorzugsweise weist das Elastikelement eine Tellerfeder auf, welche um den gesamten Umfang der Torsionsdämpferscheibe umgeführt werden kann und damit einer Vielzahl von Einstellmechanismen, welche gleichmäßig über den Umfang der Torsionsscheibe verteilt sein können, einen Gegendruck zu geben. Auf diese Weise wird erreicht, dass die insgesamt auf die Zusatzmasse wirkende Kraft gleichmäßig aufgenommen und gleichmäßig verteilt wird.

In einer weiteren Ausführungsform benötigt die vorliegende Erfindung nur eine schiefe Ebene. Hierbei kann der Einstellmechanismus vorzugsweise eine Anordnung aus einer Mehrzahl von Rampen aufweisen, welche an den Abdeckblechen angeordnet sind, wobei das Elastikelement eine Tellerfeder ist, welche mit ihrem einen Ende radial an der Ausgangsnabe angeordnet ist und mit ihrem anderen Ende mit dem Mitnehmer verbunden ist, wobei die Tellerfeder Federarme aufweist, die in Richtung auf die Rampen ausgerichtet sind und mit diesen in Kontakt sind; die Rampen so in Umfangsrichtung angeordnet sind, dass eine Änderung der Relativstellung der Nabenscheibe und der Abdeckbleche zu einer Verschiebung der Stellung der Rampen zu den Federarmen führt, so dass sich die axiale Position der Federarme ändern kann und es zu einem Anstieg der Reibung zwischen Zusatzmasse und Mitnehmer kommen kann. In dieser weiter vereinfachten Ausführungsform wirkt also die Mehrzahl von Rampen unmittelbar auf eine entsprechend ausgeformte Tellerfeder ein, ohne dass eine zweite Anordnung von Rampen zum Einsatz kommen muss.

Der Mitnehmer kann vorzugsweise ein Steuerelement zur drehfesten Anordnung und ein Reibelement zur Kontaktierung der Zusatzmasse bzw. des Zwischenelements aufweisen. Das Reibelement, z. B. ein Reibring, ist ein speziell ausgebildetes Teil, welches in besonders günstiger Weise in der Lage ist, eine Reibung auf die Zwischenmasse zu übertragen, bzw. auf einen bestimmten Anpressdruck Reibungsdruck zwischen dem Reibelement und der Zusatzmasse zu dissipieren.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Zusatzmasse an einer dem Torsionsdämpfer zugewandten Seite eine Reibfläche auf und weist der Torsionsdämpfer zumindest ein Federelement, beispielsweise eine Bügelfeder als Mitnehmer auf, dessen Enden an den Enden der Federspeicher angeordnet sind und dessen Mittelteil bei Kompression der Federspeicher während einer Änderung der Relativstellung der Eingangsseite und der Ausgangsseite in Kontakt mit der Reibfläche kommen kann, um die Zusatzmasse mitzudrehen.

Die Erfindung ist weiterhin gerichtet auf einen Kupplungsmechanismus aufweisend einen erfindungsgemäßen Torsionsdämpfermechanismus, ein Schwungrad, das mit der Eingangsseite des Torsionsdämpfers über Belagfedern und Beläge verbindbar ist und durch einen Antrieb antreibbar ist, um ein Drehmoment von der Eingangsseite über den Torsionsdämpfer an die Ausgangsseite zu koppeln. Der Kupplungsmechanismus kann auch eine Mehrscheibenkupplung aufweisen.

Die Erfindung ist schließlich auch gerichtet auf einen Torsionsdämpfungsmechanismus mit einem Torsionsdämpfer mit einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite, wobei Eingangs- und Ausgangsseite gemeinsam drehbar und über Federspeicher elastisch miteinander verbunden sind und Eingangs- oder Augangsseite eine Nabe aufweisen; der gekennzeichnet ist durch eine Zusatzmasse, die an den Torsionsdämpfer ankoppelbar ist und die Nabe radial außen umgibt und an der Nabe radial gelagert ist. Diese Lagerung bewirkt eine gleichmäßige Massenverteilung und einen ruhigen Rundlauf der Zusatzmasse.

Die Lagerung der Zusatzmasse an der Nabe kann durch Gleitlagerung erfolgen.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand konkreter Ausführungsbeispiele weiter erläutert werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen folgendes dargestellt ist:

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Torsionsdämpfungs­ mechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Torsionsdämpfungs­ mechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der Rampe und Elastikelement direkt aneinander gekoppelt sind;

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Torsionsdämpfungs­ mechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der die feststehenden Rampen an den Abdeckblechen angeordnet sind;

Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der sich das Elastikelement unmittelbar an der Rampe abstützt;

Fig. 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform eines Torsionsdämpfungs­ mechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Bügelfeder als Federelement;

Fig. 6 zeigt die Bügelfeder aus Fig. 5 in Aufsicht;

Fig. 7 zeigt die Wirkungsweise der Bügelfeder des Torsions­ dämpfungsmechanismus der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 zeigt eine Abwandlung der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Bügelfeder axial verschoben wird;

Fig. 9 zeigt ein allgemeines Schaltbild zur Ankopplung der Zusatzmasse an die Eingangsseite eines Torsionsdämpfungs­ mechanismus;

Fig. 10 zeigt ein allgemeines Schaltbild zur Kopplung einer Zusatzmasse an die Ausgangsseite eines Torsionsdämpfungs­ mechanismus; und

Fig. 11 zeigt in einem Graphen die Beziehung zwischen den Trägheiten eines Torsionsdämpfungssystems und der kritischen Resonanz­ drehzahl.

Die Erfindung wird exemplarisch anhand von konkreten Ausführungsformen in Kupplungsmechanismen beschrieben werden. Sie ist jedoch auf andere Torsionsdämpfungsmechanismen-Einsätze anwendbar.

Fig. 1 zeigt eine Kupplung, welche in ihrem allgemeinen Aufbau vorbekannten Kupplungsmechanismen entspricht. Die Kraft einer beispielsweise von einem Motor stammenden Kurbelwelle (nicht dargestellt) wird über Kurbelwellenschrauben in Öffnungen 3 an ein Schwungrad 1 übertragen. An seinem Umfang weist das Schwungrad 1 einen Zahnkranz 2 auf. Fest mit dem Schwungrad 1 verbunden ist das Druckplattengehäuse 12, an dem über Distanzbolzen 13 eine Membranfeder 14 so befestigt ist, dass durch Hin- und Herverschieben der Membranfeder 14 eine Anpressplatte 15 gegen die Kupplungsscheibe 4, auf der Beläge 5 auf der eigentlichen Belagfeder 6 befestigt sind, gedrückt werden kann. Dadurch kommen Schwungrad 1, Beläge 5 und Anpressplatte 15 in einen reibenden Kontakt, der dazu führt, dass die Kupplungsscheibe 4 synchron mit dem Schwungrad 1 und damit der Kurbelwelle dreht. Zur Eingangsseite der Kupplung gehört im eingekuppelten Zustand das Schwungrad 1 samt Druckplatte 11 sowie als Teile der Kupplungsscheibe die Beläge 5, die Belagfedern 6, die Abdeckbleche 7 und die Federn 10. Zur Ausgangsseite der Kupplung gehören Nabenscheibe 8 und Ausgangsnabe 9. Die Kupplungsscheibe kann auch einen Vordämpfer besitzen.

Eine tangentiale Blattfeder 16 sorgt dafür, dass sich die Anpressplatte 15 bei nachlassendem Druck der Membranfeder 14 wieder von den Belägen 5 entfernt. Die Kupplungsscheibe 4 ist in ihrem zentralen Bereich, in dem sie eine Öffnung aufweist, mit dem Torsionsdämpfer verbunden, welcher Abdeckbleche 7 aufweist, die beidseitig einer Nabenscheibe 8 angeordnet sind und mit diesen über die Federn 10 des Federpakets in Verbindung stehen. Die von den Abdeckblechen 7 über die Federn 10 an die Nabenscheibe 8 übertragenen Drehmomente werden von dieser an die Kupplungs- bzw. Ausgangsnabe 9 weitergeleitet. An die Torsionsdämpferscheibe soll lastabhängig eine Zusatzmasse 17 ankoppelbar sein. Die Zusatzmasse soll in diesem Fall über eine trockene Reibung an die Eingangsseite angebunden sein. Im ausgekuppelten Zustand, in dem keine Relativverdrehung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite vorhanden ist, ist die Zusatzmasse abgekoppelt, so dass sie sich frei auf der Ausgangsnabe 9 drehen kann. Dies hat den Vorteil, dass sich die zu synchronisierende Masse der Ausgangsseite nicht erhöht. Im eingekuppelten Zustand unter Last tritt eine Relativverdrehung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite auf, so dass über die erfindungsgemäße Trennvorrichtung die Zusatzmasse zugeschaltet wird. Dies geschieht mittels des erfindungsgemäßen Mechanismus der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform durch eine erste schiefe Ebene 21, im vorliegenden Beispiel eine Rampe, die an der Nabenscheibe befestigt ist und eine zweite Rampe, die mit ihrer schiefen Ebene auf der schiefen Ebene der ersten Rampe aufliegt und an einem Mitnehmer angebracht ist, welcher aus einem Steuerblech 23 als Steuerelement und einem Reibring 24 besteht. Die Zusatzmasse 17 ist über ein Radiallager 18 auf der Ausgangsnabe 9 radial reibungsarm gelagert. Diese Zusatzmasse 17 soll lastabhängig zu- oder abgeschaltet werden und dazu soll die Relativverdrehung von Eingangs- zu Ausgangsseite verwendet werden. Genauer gesagt, soll diese Drehbewegung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite in eine Axialbewegung umgewandelt werden. Die Zusatzmasse 17 weist als Zwischenelement ein Zwischenblech 25 auf, welches axial verschieblich, aber ansonsten drehfest, mit der Zusatzmasse 17 verbunden ist. Schließlich weist die erfindungsgemäße Anordnung eine Tellerfeder 22 auf, welche sich einerseits am Abdeckblech 7, andererseits am Zwischenblech 25 abstützt. Zwischen Zwischenblech 25 und Tellerfeder 22 kann ein zusätzlicher Druckring angeordnet sein, der ggfs. unter Zwischenschaltung eines weiteren Reibrings, in Reibkontakt mit dem Zwischenblech bringbar ist und seinerseits mit dem Steuerblech 23 drehfest und axial verschieblich verbunden ist.

Als Schaltelement wird hierbei wie beschrieben ein Steuerblech 23 verwendet, welches drehfest und axial beweglich mit der Eingangsseite an einem Abdeckblech 7 verbunden ist. Die Reibung zur Kraftübertragung findet zwischen dem Steuerblech 23, der Tellerfeder 22 und dem Zwischenblech 25 statt. Die Zu- und Abschaltung dieser Reibung wird durch das axiale Verschieben des Steuerblechs 23 (Mitnehmer) realisiert. Dies übernehmen die zwei Rampen 20 und 21. Beide Seiten der Rampen weisen dabei bevorzugt gleichmäßig über den Umfang der Nabenscheibe 8 verteilt axiale Erhöhungen auf, welche aufeinander zu gerichtet sind. Bei der Verdrehung des eingangsseitigen Abdeckblechbereichs und der ausgangsseitigen Nabenscheibe 8 unter einer Belastung wird das Steuerblech von der Nabenscheibe 8 weggeschoben und spannt dabei die Tellerfeder 22 vor, welche zwischen dem eingangsseitigen Rampenteil 20 und dem Zwischenblech 25 angeordnet ist. In der Nulllage ist die Tellerfeder 22 vorzugsweise entspannt, so dass keine Reibung auf die Zusatzmasse 17 wirkt. Die Grundreibung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite wird über die Reibung zwischen den beiden Rampen 21 und 20 realisiert. Wie bereits erwähnt, können anstelle der Rampen zwei Scheiben verwendet werden, in welche Rollbahnen für Wälzkörper eingebracht sind. Die axiale Tiefe der Rollbahn ist dabei in Umfangsrichtung veränderlich. Auch sind nichtkreisrunde Wälzkörper, wie oben beschreiben, denkbar. Statt einer Gleitreibung tritt nun zwischen Eingangs- und Ausgangsseite eine Rollreibung auf, so dass die Gesamtreibung stark reduziert ist.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Torsionsdämpfungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung. Hierbei entspricht die Kupplung in ihrem grundsätzlichen Aufbau dem der Fig. 1, so dass von einer detaillierten Beschreibung abgesehen wird. Abweichend zu Fig. 1 ist hier statt des Steuerblechs 23 die Tellerfeder 22, welche zwischen der Nabenscheibe 8 und dem Steuerblech 23 angeordnet ist, mit einer zweiten Rampe 20 versehen, welche sich gegen die erste Rampe 21, die wie zuvor an der Nabenscheibe 8 angebracht ist, stützt. Das Zwischenblech 25 ist hier fest mit der Zusatzmasse 17 verbunden, während die Tellerfeder 22 mit dem Steuerblech 23 verbunden ist, beispielsweise durch einen Vorsprung der Tellerfeder 22 in eine Öffnung des Steuerblechs 23. Hierbei können mehrere Öffnungen und Vorsprünge vorgesehen sein, die über den Umfang der Tellerfeder 22 verteilt sein können. Bei dieser gegenüber der Fig. 1 vereinfachten Ausführungsform ist keine Bewegung des Zusatzbleches 25 als Bestandteil der Zusatzmasse 17 mehr notwendig, da die beiden Kraft und damit Bewegung ausübenden Elemente, nämlich die Rampenanordnung aus den Rampen 20 und 21 einerseits (der Einstellmechanismus) und das Elastikelement, nämlich die Tellerfeder 22 andererseits, die anderen Elemente der Trennvorrichtung nicht mehr zwischen sich nehmen, sondern in einer direkten Verbindung zueinander stehen. Die Kraftübertragung auf das Zwischenblech erfolgt hier nur noch axial über eine Seite bzw. Reibfläche.

Fig. 9 zeigt ein allgemeines Kopplungsschaltbild zur Wiedergabe der Kopplungen der Ausführungsformen gemäß der Fig. 1 und 2 mit Kopplung der Zusatzmasse 17 mit dem Massenträgheitsmoment Θ_Z über eine entkoppelbare Verbindung an die Eingangsseite mit dem Massenträgheitsmoment Θ_1,KS (die Kupplungsscheibe). Mit der Spitze auf einer Linie ruhende Dreiecke stellen dabei eine Ankopplung über Reibung dar, während Zickzacklinien eine gefederte Direktkopplung bedeuten. Wie weiterhin ersichtlich, ist das Massenträgheitsmontents Θ_1,KS (die Kupplungsscheibe) federnd mit dem Massenträgheitsmoment Θ₃ (die Nabenscheibe umfassend) verbunden. Zusätzlich tritt zwischen diesen beiden Massenträgheitsmomenten eine Reibungsübertragung durch den Reibringmechanismus des Torsionsdämpfers auf.

Fig. 3 zeigt eine weitere modifizierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen wird hier eine Zusatzmasse 17 vorgesehen, welche beispielsweise über trockene Reibung an die Ausgangsseite angebunden wird. Bei den zuvor in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen wurde die Zusatzmasse 17 an die Eingangsseite angebunden. Als Mitnehmer wird wiederum ein Steuerblech 23 vorgesehen, welches in diesem Fall drehfest und axial beweglich mit der Ausgangsseite, nämlich konkret mit der Nabenscheibe 8, verbunden ist. Die erste Rampe 21 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Bereich des Abdeckblechs 7 verbunden, während die zweite Rampe 20 mit dem Steuerblech 23 verbunden ist. Die notwendige Reibung findet statt zwischen dem Steuerblech 23 und dem Zwischenblech 25, das auf der Zusatzmasse 17 wiederum axial verschiebbar angeordnet ist. Die Zu- und Abschaltung der Reibung wird durch das axiale Verschieben des Steuerblechs bei Änderung der Relativstellung von Abdeckblechen und Nabenscheibe realisiert. Auch in diesem Ausführungsbeispiel weisen beide Seiten dabei vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Abdeckblechs verteilte axiale Erhöhungen auf, welche aufeinander zu gerichtet sind. Eine Tellerfeder 22 wirkt, wie bereits im ersten Ausführungsbeispiel, der axialen Verschiebung des Steuerblechs 23 entgegen und vermittelt damit den notwendigen Reibungsdruck zwischen Steuerblech 23 und Zusatzblech 25. Auch in dieser Ausführungsform wird die eigentliche Reibung durch ein auf dem Steuerblech 23 angebrachten Reibring 24 bewirkt. Bei der Verdrehung von Nabenscheibe 8 und Abdeckblech 7 zueinander wird das Steuerblech 23 axial von der Nabenscheibe 8 weggedrückt und spannt damit die Tellerfeder 22 vor, welche, wie beschrieben, zwischen dem Zwischenblech 25 und der Zusatzmasse 17 angeordnet ist.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Torsionsdämpfungs­ mechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem ebenfalls, wie im vorherigen Ausführungsbeispiel, die Zusatzmasse 17 vorgesehen wird, welche über eine trockene Reibung an die Ausgangsseite angebunden wird. Hierbei wird in die Ausgangsseite im vorliegenden Beispiel in die Ausgangsnabe 9 eine Tellerfeder 22 drehfest, aber axial verschiebbar eingehängt. Die Tellerfeder 22 ist an ihrem anderen Ende drehfest mit einem Druckring 31 verbunden, welcher dann an dem fest mit der Zusatzmasse 17 verbundenen Reibring 24 reibt. Die Zu- und Abschaltung der Reibung wird durch das axiale Verschieben der Tellerfeder 22 realisiert. Dies übernimmt eine mit der Eingangsseite, nämlich dem Abdeckblech 7 verbundene Rampe 21, welche beispielsweise als gleichmäßig über den Umfang verteilte axiale Erhöhungen ausgeführt sein kann. Die Tellerfeder 22 hat in Richtung auf die Rampen 21 zu einzelne Arme (nicht dargestellt), welche an die axialen Erhöhungen der Rampe 21 anschlagen können. Die Anlageflächen der Tellerfeder 22 stellen dabei eine Art Nocken dar, die an der axialen Erhöhung entlang gleiten und dabei ihre axiale Lage verändern. Bei der Verdrehung von Nabenscheibe 8 und Abdeckblech 7 zueinander wird die Tellerfeder 22 axial von der Nabenscheibe 8 weggeschoben und gleichzeitig gespannt.

Fig. 10 zeigt ein allgemeines Kopplungsschaltbild zur Wiedergabe der Kopplungen der Ausführungsformen gemäß der Fig. 3 und 4 mit Kopplung der Zusatzmasse 17 mit dem Massenträgheitsmoment Θ_Z über eine entkoppelbare Verbindung an die Ausgangsseite mit dem Massenträgheitsmoment Θ₃ (die Nabenscheibe, Ausgangsnabe). Wie auch in Fig. 9, ist das Massenträgheitsmoments Θ_1,KS (die Kupplungsscheibe) federnd mit dem Massenträgheitsmoment Θ₃ (die Nabenscheibe umfassend) verbunden. Zusätzlich tritt zwischen diesen beiden Massenträgheitsmomenten wiederum eine Reibungsübertragung durch den Reibringmechanismus des Torsionsdämpfers auf.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der keine Rampen verwendet werden. Auch hier wird eine Zusatzmasse 17 vorgesehen, welche an der Ausgangsnabe radial reibungsarm gelagert ist. Die Zusatzmasse 17 weist einen Radialbereich 17a, der den Torsionsdämpfer bzw. die Torsionsdämpferscheibe radial umgibt, und an seiner dem Torsionsdämpfer zugewandten Seite eine Reibfläche 33 auf. Über diese Reibfläche 33 wird über trockene Reibung die Zusatzmasse 17 an die Eingangs- bzw. Ausgangsseite angekoppelt. Als Mechanismus dient in diesem Fall keine Anordnung mit schiefen Ebenen, welche einen Mitnehmer gegen die Zusatzmasse pressen können, sondern Federelement in Form einer Bügelfeder 32. Diese Bügelfeder 32 hat an ihren Enden kreisförmige Federteller 32a und 32b, deren Geometrie dem Durchmesser der Federspeicher 10 angepasst ist (vgl. Fig. 6). Der eigentliche Federbereich befindet sich zwischen diesen beiden Federtellern 32a und 32b. Zusätzlich können sich im Zentralbereich der Bügelfeder 32 zwei Ausnehmungen befinden, in welche die über den Federfenstern geöffnete Nabenscheibe eintaucht. In den Endbereichen dieser Ausnehmungen kann sich bei entsprechender Auslegung auch die auf die Bügelfeder 32 wirkende Fliehkraft abstützen. Die Bügelfeder sitzt im Federfenster zwischen den Federspeicherenden und der Nabenscheibe bzw. den Abdeckblechen 7.

Die Wirkungsweise dieser Bügelfedern ist am besten in Fig. 7 gezeigt. Im ausgekuppelten Zustand, in dem keine Relativverdrehung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite vorhanden ist, bleibt die Zusatzmasse 17 abgekoppelt, so dass sie sich frei auf der Ausgangsnabe 9 drehen kann. Dies hat wie bei den andern Ausführungsformen den Vorteil, dass sich die zu synchronisierende Masse der Ausgangsseite nicht erhöht. In einem eingekuppelten Zustand unter Last tritt eine Relativverdrehung zwischen der Eingangs- und der Ausgangsseite auf, so dass durch die pressenden Kräfte zwischen den Abdeckblechen 7 und der Nabenscheibe 8 die Federspeicher 10 komprimiert werden, woraufhin sich die Federteller 32a, 32b der Bügelfeder 32 aufeinander zu bewegen. Dadurch wird die Bügelfeder 32 immer stärker gebogen und kommt nach Durchfahren des einstellbaren Abstands zwischen Bügelfeder 32 und Zusatzmasse 17 radial an der Zusatzmasse 17 zum Anliegen, so dass die Zusatzmasse 17 an den Torsionsdämpfer angekoppelt wird. Die Ankopplung an die eingangs- bzw. Ausgangsseite ist dabei vom momentanen Zustand von Zug und Schub und der konkreten Ausführung abhängig. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Anpresskraft mit größer werdender Last, also größerer Relativverdrehung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite ansteigt, und somit auch die Reibkraft proportional zur Last ansteigt. Andererseits kann durch angepasste Geometrie der Bügelfeder aber auch ein konstanter Verlauf der Federkraft erreicht werden. Die Reibung findet in dieser konkreten Ausführungsform radial und nicht axial statt.

Die vorliegend beschriebene Erfindung weist zahlreiche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf. So kommt es zu einer Reduzierung der Eigenfrequenz des Torsionsdämpfermechanismus. Momentenspitzen im Antriebsstrang werden gekappt, wodurch eine Reduzierung der Drehungleichförmigkeit erreicht werden kann. Es findet kein Anrasseln mehr statt.

Fig. 8 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform aus Fig. 5. Die Bügelfeder 32 ist in dieser Abwandlung um 90° gedreht, so dass sie in axialer Richtung zwischen den Abdeckblechen 7 hervorragt. Die Zusatzmasse 17 ist wie in Fig. 5 angeordnet, weist jedoch keinen speziellen, radial angeordneten Bereich 17a auf, sondern tritt mit der Bügelfeder 32 über eine axial angeordnete Reibfläche 33 in Reibung.

Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in einer Reduzierung der Eigenfrequenz, einem Kappen der Momentenspitzen im Antriebsstrang und eine damit verbundene Reduzierung der Drehungleichförmigkeit, und der Unabhängigkeit von mit sich über die Betriebszeit ändernden Verschleißwegen der Kupplung zu sehen.

Es kann nicht zu einem "Anrasseln" beim Schaltvorgang kommen. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass durch Auswahl einer bestimmten Rampenstellung bei Ausführungsformen mit Rampen eine beliebige Auslegung des Reibmomentverlaufs über den Verdrehwinkel möglich ist.

Weiterhin muss die Zusatzmasse nicht durch das Getriebe mitsynchronisiert werden und schließlich kann die Grundreibung der Torsionsdämpferscheibe gegebenenfalls weggelassen werden.

Claims (22)

1. Torsionsdämpfungsmechanismus mit einem Torsionsdämpfer mit einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite, wobei Eingangs- und Ausgangsseite gemeinsam drehbar und über Federspeicher (10) elastisch miteinander verbunden sind; gekennzeichnet durch eine Zusatzmasse (17), wobei die Zusatzmasse (17) lastabhängig an den Torsionsdämpfer ankoppelbar ist und das Maß der Ankopplung durch die tangentiale Relativstellung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite bestimmt ist.

2. Torsionsdämpfungsmechanismus nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass Eingangs- oder Ausgangsseite eine Nabe aufweisen und die Zusatzmasse (17) die Nabe (9) radial außen umgibt und an der Nabe (9) radial gelagert ist.

3. Torsionsdämpfungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsseite einen Antrieb aufweist, welcher eine Anordnung von zumindest einem Abdeckblech (7) antreiben kann und die Ausgangsseite eine Nabe (9) und eine daran angeordnete Nabenscheibe (8) aufweist; wobei die Nabe (9) eine Ausgangsnabe ist und Abdeckblech (7) und Nabenscheibe (8) durch die Federspeicher (10) elastisch miteinander verbunden sind.

4. Torsionsdämpfungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsseite einen Antrieb aufweist, welcher eine Nabe (9) oder eine an der Nabe angeordnete Nabenscheibe (8) antreiben kann und die Ausgangsseite eine Anordnung von zumindest einem Abdeckblech (7) aufweist; wobei Abdeckblech (7) und Nabenscheibe (8) durch die Federspeicher (10) elastisch miteinander verbunden sind.

5. Torsionsdämpfungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer Nullstellung des Torsionsdämpfers die Zusatzmasse (17) vom Torsionsdämpfer abgekoppelt ist.

6. Torsionsdämpfungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist zumindest einen Mitnehmer (23), welcher durch Reibung die Zusatzmasse (17) an den Torsionsdämpfer koppeln kann; zumindest ein Elastikelement (22) und zumindest einen, dem Elastikelement (22) entgegenwirkenden Einstellmechanismus, durch die der zumindest eine Mitnehmer kontinuierlich einstellbar ist zwischen einer ersten Position, bei der die Reibung zwischen Mitnehmer (23) und Zusatzmasse (17) einen Minimalwert aufweist, und einer zweiten Position, bei der eine vorgegebene Maximalreibung zwischen Mitnehmer und Zusatzmasse (17) besteht; wobei die Einstellung des zumindest einen Mitnehmers (23) zwischen der ersten und der zweiten Position bestimmt ist von einer Positionierung des Einstellmechanismus und dessen Positionierung wiederum bestimmt ist von der tangentialen Relativstellung der Eingangsseite und der Ausgangsseite und wobei bei der ersten Position die Federspeicher (10) maximal elongiert sind.

7. Torsionsdämpfungsmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Nabe (9) mit einer daran angeordneten Nabenscheibe (8) als die eine Seite von Eingangs- und Ausgangsseite und zumindest ein der Nabenscheibe (8) benachbartes Abdeckblech (7) als die andere Seite aufweist und der Einstellmechanismus zumindest eine Anordnung aus zwei aufeinanderliegenden schiefen Ebenen aufweist, wobei eine erste schiefe Ebene (21) an der Nabenscheibe (8) angeordnet ist, eine zweite schiefe Ebene (20) am Mitnehmer (23) angeordnet ist; der Mitnehmer (23) an einem der zumindest einen Abdeckbleche (7) drehfest und axial beweglich angeordnet ist; und die schiefen Ebenen (20, 21) so in Umfangsrichtung angeordnet sind, dass eine Änderung der Relativstellung der Nabenscheibe (8) und der Abdeckbleche (7) zu einer Verschiebung der schiefen Ebenen (20, 21) zueinander führt, so dass sich die axiale Position der zweiten schiefen Ebene (20) ändern kann und es zu einem Anstieg der Reibung zwischen Zusatzmasse (17) und Mitnehmer (23) kommen kann.

8. Torsionsdämpfungsmechanismus nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (17) ein Zwischenelement (25) aufweist, das mit einem ersten Bereich drehfest und axial verschieblich an der Zusatzmasse (17) angeordnet ist und mit einem zweiten Bereich zwischen dem Mitnehmer (23) und dem Elastikelement (22) angeordnet ist, sodass es vom Elastikelement (22) gegen den Mitnehmer (23) gedrückt werden kann.

9. Torsionsdämpfungsmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Nabe (9) mit einer daran angeordneten Nabenscheibe (8) als die eine Seite von Eingangs- und Ausgangsseite und zumindest ein der Nabenscheibe (8) benachbartes Abdeckblech (7) als die andere Seite aufweist und der Einstellmechanismus zumindest eine Anordnung aus zwei aufeinanderliegenden schiefen Ebenen aufweist, wobei eine erste schiefe Ebene (21) an der Nabenscheibe (8) angeordnet ist, eine zweite schiefe Ebene (20) am Elastikelement (22) angeordnet ist; das Elastikelement (22) am Mitnehmer (23) angeordnet ist; der Mitnehmer (23) an einem der zumindest einen Abdeckbleche (7) drehfest und axial beweglich angeordnet ist; und die schiefen Ebenen (20, 21) so in Umfangsrichtung angeordnet sind, dass eine Änderung der Relativstellung der Nabenscheibe (8) und der Abdeckbleche (7) zu einer Verschiebung der schiefen Ebenen (20, 21) zueinander führt, sodass sich die axiale Position der zweiten schiefen Ebene (20) ändern kann und es zu einem Anstieg der Reibung zwischen Zusatzmasse (17) und Mitnehmer (23) kommen kann.

10. Torsionsdämpfungsmechanismus nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (17) ein Zwischenelement (25) aufweist, welches mit einem ersten Bereich an der Zusatzmasse (17) angeordnet ist und mit einem zweiten Bereich am Mitnehmer (23) angeordnet ist, sodass das Elastikelement (22) den Mitnehmer (23) gegen das Zwischenelement (25) drücken kann.

11. Torsionsdämpfungsmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Nabe (9) mit einer daran angeordneten Nabenscheibe (8) als die eine Seite von Eingangs- und Ausgangsseite und zumindest ein der Nabenscheibe (8) benachbartes Abdeckblech (7) als die andere Seite aufweist und der Einstellmechanismus zumindest eine Anordnung aus zwei aufeinanderliegenden schiefen Ebenen aufweist, wobei eine erste schiefe Ebene (21) an dem zumindest einem Abdeckblech (7) angeordnet ist, eine zweite schiefe Ebene (20) am Mitnehmer (23) angeordnet ist; der Mitnehmer (23) an der Nabenscheibe (8) drehfest und axial beweglich angeordnet ist; und die schiefen Ebenen (20, 21) so in Umfangsrichtung angeordnet sind, dass eine Änderung der Relativstellung der Nabenscheibe (8) und der Abdeckbleche (7) zu einer Verschiebung der schiefen Ebenen (20, 21) zueinander führt, sodass sich die axiale Position der zweiten schiefen Ebene (20) ändern kann und es zu einem Anstieg der Reibung zwischen Zusatzmasse (17) und Mitnehmer (23) kommen kann.

12. Torsionsdämpfungsmechanismus nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (17) ein Zwischenelement (25) aufweist, welches mit einem ersten Bereich axial verschieblich an der Zusatzmasse (17) angeordnet ist und mit einem zweiten Bereich zwischen dem Mitnehmer (23) und dem Elastikelement (22) angeordnet ist, sodass es vom Elastikelement (22) gegen den Mitnehmer (23) gedrückt werden kann.

13. Torsionsdämpfungsmechanismus nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die schiefen Ebenen (20, 21) zwei aufeinander gleitbare Rampen sind.

14. Torsionsdämpfungsmechanismus nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die schiefen Ebenen (20, 21) Scheiben sind, in die Rollbahnen für Wälzkörper eingebracht sind, wobei die axiale Tiefe der Rollbahnen in Umfangsrichtung veränderlich ist.

15. Torsionsdämpfungsmechanismus nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die schiefen Ebenen (20, 21) Scheiben sind, in die Rollbahnen für nichtkreisrunde Wälzkörper eingebracht sind, wobei die Rollbahnen in den Scheiben konstante axiale Tiefe haben.

16. Torsionsdämpfungsmechanismus nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastikelement (22) eine Tellerfeder aufweist.

17. Torsionsdämpfungsmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Nabe (9) mit einer daran angeordneten Nabenscheibe (8) als die eine Seite von Eingangs- und Ausgangsseite und zumindest ein der Nabenscheibe (8) benachbartes Abdeckblech (7) als die andere Seite aufweist und der Einstellmechanismus eine Anordnung aus einer Mehrzahl von Rampen (21) aufweist, welche an dem zumindest einen Abdeckblech (7) angeordnet sind, das Elastikelement (22) eine Tellerfeder ist, welche mit ihrem einen Ende radial an der Nabe (9) angeordnet ist und mit ihrem anderen Ende mit dem Mitnehmer (23) verbunden ist, wobei die Tellerfeder (22) Federarme aufweist, die in Richtung auf die Rampen (21) ausgerichtet und mit diesen in Kontakt sind; die Rampen (21) so in Umfangsrichtung angeordnet sind, dass eine Änderung der Relativstellung der Nabenscheibe (8) und der Abdeckbleche (7) zu einer Verschiebung der Stellung der Rampen (21) zu den Federarmen führt, sodass sich die axiale Position der Federarme ändern kann und es zu einem Anstieg der Reibung zwischen Zusatzmasse (17) und Mitnehmer (23) kommen kann.

18. Torsionsdämpfungsmechanismus nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer ein Steuerelement (23) zur drehfesten Anordnung und ein Reibelement (24) zur Kontaktierung der Zusatzmasse bzw. des Zwischenelements aufweist.

19. Torsionsdämpfungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (17) an seiner dem Torsionsdämpfer zugewandten Seite eine Reibfläche (33) aufweist; und der Torsionsdämpfer zumindest ein Federelement (32) als Mitnehmer aufweist, dessen Enden (32a, 32b) an den Enden der Federspeicher (10) angeordnet sind und dessen Mittelteil bei Kompression der Federspeicher (10) während einer Änderung der Relativstellung der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Torsionsdämpfers in Kontakt mit der Reibfläche (33) kommen kann, um die Zusatzmasse (17) mitzudrehen.

20. Kupplungsmechanismus, aufweisend einen Torsionsdämpfungs­ mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 19, ein Schwungrad (1), das mit der Eingangsseite des Torsionsdämpfers über Belagfedern (6) und Beläge (5) verbindbar ist und durch einen Antrieb antreibbar ist, um ein Drehmoment von der Eingangsseite über den Torsionsdämpfer an die Ausgangsseite zu koppeln.

21. Torsionsdämpfungsmechanismus mit einem Torsionsdämpfer mit einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite, wobei Eingangs- und Ausgangsseite gemeinsam drehbar und über Federspeicher (10) elastisch miteinander verbunden sind und Eingangs- oder Augangsseite eine Nabe (9) aufweisen; gekennzeichnet durch eine Zusatzmasse (17), die an den Torsionsdämpfer ankoppelbar ist und die Nabe (9) radial außen umgibt und an der Nabe (9) radial gelagert ist.

22. Torsionsdämpfungsmechanismus nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Zusatzmasse (17) an der Nabe (9) durch Gleitlagerung erfolgt.