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Die
Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1 sowie ein Betriebsverfahren für ein solches Zweimassenschwungrad.
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Aus
der
DE 41 04 833 A1 ist
ein Zweimassenschwungrad einer elastischen Kupplung mit Dämpfungseinrichtungen
bekannt. Die beiden Kupplungshälften
sind über
in Umfangsrichtung angeordnete Federblöcke drehelastisch in Verbindung.
Die Federblöcke
bestehen dabei aus mindestens zwei Federn, die in Wirkrichtung hintereinander
liegen und im Kraftfluss in Serie geschaltet sind. eine der Federn ist
von geringer Steifigkeit für
den Leerlaufbetrieb. Nachteil daran ist ein relativ hoher baulicher
Aufwand.
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Die
DE 197 17 432 A1 offenbart
einen Drehschwingungsdämpfer,
bei dem durch ein oberhalb eines vorbestimmten Relativdrehwinkels
zwischen den zwei Elemente des Drehschwingungsdämpfers wirkendes Reibelement
eine degressive Dämpfungskennlinie
realisiert ist. Die Funktionssicherheit ist wegen mit der Reibung
verbundenen Problemen, wie insbesondere Verschleiß, eingeschränkt.
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In
der
DE 198 46 087
A1 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer in Form eines Zweimassenschwungrades
dargestellt. Dabei ist ein Koppelkörper vorgesehen, dessen Wirkung
im Hinblick auf die Steifigkeit der Dämpfungseinrichtung degressiv
ist. Diese Bauart ist sehr aufwendig.
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Es
ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein unaufwendiges
und funktionssicheres Zweimassenschwungrad zu schaffen, das ein
möglichst
gutes Isolationsvermögen
insbesondere in Kombination mit Motoren mit konstant hohem Drehmoment über Drehzahl
hat.
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Dieses
Ziel wird erfindungsgemäß durch
ein Zweimassenschwungrad nach dem Anspruch 1 sowie ein Betriebsverfahren
dafür nach
dem Anspruch 25 erreicht.
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Durch
die Erfindung wird somit ein Zweimassenschwungrad mit Dämpfungseinrichtungen
geschaffen, wobei die Dämpfungseinrichtungen
eine degressive Federcharakteristik aufweisen.
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Vorzugsweise
sind die Dämpfungseinrichtungen
ausgelegt, um in einem hohen Momentbereich eine niedrige Federrate
aufzuweisen.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführung
besteht darin, dass die Dämpfungseinrichtungen
zusätzlich zu
Hauptdämpfungseinrichtungen
ferner Innendämpfungseinrichtungen
aufweisen. Dabei können
insbesondere die Innendämpfungseinrichtungen
bezüglich der
Hauptdämpfungseinrichtungen
radial weiter innen liegen. Alternativ oder zusätzlich können
- – die Hauptdämpfungseinrichtungen
und die Innendämpfungseinrichtungen
parallel geschaltet sein, und/oder
- – die
Innendämpfungseinrichtungen
eine niedrigere Federrate als die Hauptdämpfungseinrichtungen haben,
und/oder
- – die
Innendämpfungseinrichtungen
baulich kleiner als die Hauptdämpfungseinrichtungen
sein, und/oder
- – die
Innendämpfungseinrichtungen
mit einer Vorspannung eingesetzt werden, und/oder
- – die
Hauptdämpfungseinrichtungen
zwei- oder mehrstufig ausgelegt sein, und/oder
- – die
Hauptdämpfungseinrichtungen
eine nichtlineare Federcharakteristik haben, wobei insbesondere
die nichtlineare Federcharakteristik der Hauptdämpfungseinrichtungen mit zunehmendem
Moment eine kontinuierlich oder stufenweise zunehmend steiler werdende
Federrate hat.
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Weiterhin
ist mit Vorzug vorgesehen, dass zwei gegeneinander verdrehbare Scheiben
enthalten sind, zwischen denen die Hauptdämpfungseinrichtungen und die
Innendämpfungseinrichtungen
wirken. Dabei können
die Hauptdämpfungseinrichtungen
wenigstens ein Hauptelastikelement enthalten, das in Umfangsrichtung
zwischen den zwei gegeneinander verdrehbaren Scheiben wirkt, und
können die
Innendämpfungseinrichtungen
wenigstens ein Innenelastikelement enthalten, das in Umfangsrichtung zwischen
den zwei gegeneinander verdrehbaren Scheiben wirkt. In Fortbildung
davon ist bevorzugt das wenigstens eine Innenelastikelement baulich kleiner
als das wenigstens eine Hauptelastikelement ist. Alternativ oder
zusätzlich
zur letztgenannten Variation kann das wenigstens eine Hauptelastikelement eine
nichtlineare Federcharakteristik hat, wobei insbesondere die nichtlineare
Federcharakteristik des wenigstens einen Hauptelastikelements mit
zunehmendem Moment eine kontinuierlich oder stufenweise zunehmend
steiler werdende Federrate hat, oder wobei eine Mehrzahl von Hauptelastikelementen
in Umfangsrichtung der zwei gegeneinander verdrehbaren Scheiben
verteilt zur Wirkung zwischen letzteren angeordnet sind, und/oder
eine Mehrzahl von Innenelastikelementen in Umfangsrichtung der zwei gegeneinander
verdrehbaren Scheiben verteilt zur Wirkung zwischen letzteren angeordnet
sind. Die letztere Variante kann dadurch weitergebildet sein, dass
einzelne Hauptelastikelemente und/oder einzelne Innenelastikelemente
unterschiedliche Federcharakteristika aufweisen, wobei vorzugsweise
wenigstens zwei Hauptelastikelemente unterschiedliche Federcharakteristika
aufweisen, so dass die Hauptdämpfungseinrichtungen
entsprechend zumindest zwei- oder mehrstufig sind.
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Weiterhin
ist ebenfalls mit Vorzug vorgesehen, dass das wenigstens eine Hauptelastikelement mindestens
eine Hauptfeder enthält,
und/oder dass das wenigstens eine Innenelastikelement eine Innenfeder
ist. Dabei kann ferner vorzugsweise vorgesehen sein, dass
- – die
Hauptfeder eine Schraubenfeder ist, und/oder
- – die
Innenfeder eine Schraubenfeder ist, und/oder dass die Innenfeder
baulich kleiner als die Hauptfeder ist, und/oder
- – dass
das wenigstens eine Hauptelastikelement zwei oder mehrere Hauptfedern
enthält,
die parallel oder seriell wirken.
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Es
kann außerdem
vorgesehen sein, dass eine Rutschkupplung enthalten ist.
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Durch
die Erfindung wird ferner ein Betriebsverfahren für ein Zweimassenschwungrad,
wie es vorstehend in zahlreichen Ausgestaltungsmöglichkeiten angegeben ist,
geschaffen, wobei dass eine mit dem Moment degressive Dämpfung erfolgt.
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Eine
bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass die degressive Dämpfung in
einem hohen Momentbereich mit einer niedrigen Federrate realisiert
ist, wobei weiter bevorzugt die niedrige Federrate durch Innendämpfungseinrichtungen
realisiert ist.
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Weiterhin
kann mit Vorzug vorgesehen sein, dass die Dämpfung zwei- oder mehrstufig
erfolgt, und/oder dass die Dämpfung
nichtlinear erfolgt, wobei vorzugsweise die nichtlineare Dämpfung durch eine
mit zunehmendem Moment kontinuierlich oder stufenweise zunehmend
steiler werdende Federrate realisiert ist.
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Weitere
bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den gesamten vorliegenden Unterlagen sowie insbesondere
den jeweils abhängigen
Ansprüchen
und deren Kombinationen.
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Die
Erfindung wird anhand exemplarischer Ausführungsbeispiele nachfolgend
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
eines Zweimassenschwungrades in einer schematischen und teilweise
geschnittenen Draufsicht,
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2 ein
Messprotokoll betreffend das Ausführungsbeispiel des Zweimassenschwungrades
aus der 1,
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3 ein
Diagramm der Federrate über
dem Moment bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, und
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4 ein
Diagramm der Federrate über
dem Moment bei noch einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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Anhand
der nachfolgend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungs-
und Anwendungsbeispiele wird die Erfindung lediglich exemplarisch
näher erläutert, d.h.
sie ist nicht auf diese Ausführungs-
und Anwendungsbeispiele oder auf die jeweiligen Merkmalskombinationen
innerhalb der Ausführungs-
und Anwendungsbeispiele beschränkt. Verfahrens-
und Vorrichtungsmerkmale ergeben sich jeweils analog auch aus Vorrichtungs-
bzw. Verfahrensbeschreibungen.
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Einzelne
Merkmale, die im Zusammenhang mit einem konkreten Ausführungsbeispiel
angeben und/oder dargestellt sind, sind nicht auf das jeweilige Ausführungsbeispiel
oder die Kombination mit den übrigen
Merkmalen dieses Ausführungsbeispiels
beschränkt,
sondern können
im Rahmen des technisch Möglichen,
mit jeglichen anderen Varianten, auch wenn sie in den vorliegenden
Unterlagen nicht gesondert behandelt sind, kombiniert werden.
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Gleiche
Bezugszeichen in den einzelnen Figuren und Abbildungen der Zeichnungen
bezeichnen gleiche oder ähnliche
oder gleich oder ähnlich
wirkende Komponenten. Anhand der Darstellungen in der Zeichnung
werden auch solche Merkmale deutlich, die nicht mit Bezugszeichen
versehen sind, unabhängig
davon, ob solche Merkmale nachfolgend beschrieben sind oder nicht.
Andererseits sind auch Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung
enthalten, aber nicht in der Zeichnung sichtbar oder dargestellt
sind, ohne weiteres für
einen Fachmann verständlich.
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Die 1 zeigt
in einer schematischen und teilweise geschnittenen Draufsicht ein
Ausführungsbeispiel
eines Zweimassenschwungrades 1 mit Dämpfungseinrichtungen 2,
die eine degressive Federcharakteristik aufweisen. Das Zweimassenschwungrad 1 enthält in technisch üblicher
Weise zwei gegeneinander verdrehbare Scheiben 3 und 4, zwischen
denen Hauptdämpfungseinrichtungen 5 und
Innendämpfungseinrichtungen 6 wirken,
die die Dämpfungseinrichtungen 2 bilden
und wodurch deren degressive Federcharakteristik realisiert ist.
Die Innendämpfungseinrichtungen 6 liegen
bezüglich
der Hauptdämpfungseinrichtungen 5 radial
weiter innen, so dass die Hauptdämpfungseinrichtungen 5 und
die Innendämpfungseinrichtungen 6 parallel
geschaltet sind. Wie weiter zu sehen ist, sind die Innendämpfungseinrichtungen 6 baulich
kleiner als die Hauptdämpfungseinrichtungen 5.
Die Innendämpfungseinrichtungen 6 haben
eine niedrigere Federrate als die Hauptdämpfungseinrichtungen 5 und
sind mit einer Vorspannung eingesetzt.
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Die
Hauptdämpfungseinrichtungen 5 enthalten
eine Mehrzahl von Hauptelastikelementen 7, die in Umfangsrichtung
zwischen den zwei gegeneinander verdrehbare Scheiben 3 und 4 wirken.
Auch die Innendämpfungseinrichtungen 6 enthalten
eine Mehrzahl von Innenelastikelementen 8, die in Umfangsrichtung
zwischen den zwei gegeneinander verdrehbare Scheiben 3 und 4 wirken.
Die Innenelastikelemente 8 sind baulich kleiner als die
Hauptelastikelemente 7.
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Jedes
Hauptelastikelement 7 enthält beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
zwei ineinander gesteckte getrennte Hauptfedern 9 und 10,
wie durch die an entsprechender Stelle geschnittene Darstellung
der 1 erkennbar ist. Dadurch kann beispielsweise auch
eine zwei- oder mehrstufige Auslegung des Hauptelastikelements 7 realisiert
sein. Ein einzelnes Hauptelastikelement 7 kann eine Hauptfeder 9 oder
zwei oder mehrere Hauptfedern 9 und 10 enthalten,
die parallel oder seriell wirken können. Wie durch die Schnittdarstellung
ferner ersichtlich ist, enthält
jedes Innenelastikelement 8 eine Innenfeder 11. Die
Hauptfedern 9 und 10 sowie die Innenfeder 11 sind
Schraubenfedern, und die Innenfeder 11 ist baulich kleiner
als jede der Hauptfedern 9 und 10.
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Ferner
kann bei dem Zweimassenschwungrad 1 eine Rutschkupplung
enthalten sein.
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Durch
die Bauart des Ausführungsbeispiels gemäß der 1 wird
mittels der Innendämpfungseinrichtungen 6,
oder allgemein eines Innendämpfers,
in Verbindung mit den Hauptdämpfungseinrichtungen 5 eine
degressive Auslegung der Federcharakteristik des Zweimassenschwungrades 1 realisiert,
wobei in vorteilhafter Weise nur ein begrenztes maximales Federvolumen
erforderlich ist. Bei dieser degressiven Auslegung der Federcharakteristik
des Zweimassenschwungrades 1 ist vorzugsweise eine niedrige
Federrate im hohen Momentbereich vorgesehen. Dadurch wird insbesondere
eine Verbesserung des Isolationsvermögens des Zweimassenschwungrades 1 für Motoren
mit konstant hohem Drehmoment über
Drehzahl erreicht.
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Zusätzlich zu
der vorerläuterten
Bauart sind weitere Ausgestaltungen möglich. So können die Hauptdämpfungseinrichtungen 5 oder
deren Hauptelastikelemente 7 selbst eine nichtlineare Federcharakteristik
haben, die mit zunehmendem Moment eine kontinuierlich oder stufenweise
zunehmend steiler werdende Federrate hat. Es können einerseits einzelne oder
alle Hauptelastikelemente 7 oder deren Hauptfedern 9 und 10 und/oder
andererseits einzelne Innenelastikelemente 8 oder deren
Innenfedern 11 unterschiedliche Federcharakteristika aufweisen.
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Verfahrensmäßig ist
bei dem Zweimassenschwungrad 1 vorgesehen, dass eine mit
dem Moment degressive Dämpfung
erfolgt, und zwar so, dass die degressive Dämpfung in einem hohen Momentbereich
mit einer niedrigen Federrate realisiert ist, wobei die niedrige
Federrate durch Innendämpfungseinrichtungen
realisiert ist. Bevorzugt erfolgt die Dämpfung zwei- oder mehrstufig
und/oder nichtlinear erfolgt. Dabei ist die nichtlineare Dämpfung durch eine
mit zunehmendem Moment kontinuierlich oder stufenweise zunehmend
steiler werdende Federrate realisiert.
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In
der 2 ist ein Messprotokoll betreffend das Ausführungsbeispiel
des Zweimassenschwungrades aus der 1 dargestellt.
Angaben zu den Messvorgängen
und physikalischen Größen sind
in der 2 selbst enthalten. Darauf und auf ein fachmännisches
Verständnis
dieses Messprotokolls wird hiermit vollumfänglich Bezug genommen, so dass sich
eine weitergehende Beschreibung und Erläuterung des Messprotokolls
hier erübrigt.
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Die 3 und 4 zeigen
jeweils ein Diagramm der Federrate über dem Moment bei weiteren Ausführungsbeispielen.
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In
der 3 ist das Diagramm für einerseits einen einstufigen
Hauptdämpfer
oder einstufige Hauptdämpfungseinrichtungen 5 mit
einem der Federrate entsprechenden Wert cH und
andererseits einen vorgespannten Innendämpfer oder vorgespannte Innendämpfungseinrichtungen 6 mit
einem der Federrate entsprechenden Wert cIDV dargestellt.
Dabei sind mit ME das Endmoment und mit
MV das Übergangsmoment
zu den vorgespannten Innendämpfungseinrichtungen 6 bezeichnet.
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In
der 4 ist das Diagramm für einerseits einen zweistufigen
Hauptdämpfer
oder zweistufige Hauptdämpfungseinrichtungen 5 mit
je einem der Federrate entsprechenden Wert cH1 sowie
cH2, die unterschiedlich groß sind,
und andererseits einen vorgespannten Innendämpfer oder vorgespannte Innendämpfungseinrichtungen 6 mit
einem der Federrate entsprechenden Wert cIDV dargestellt.
Dabei sind mit ME wieder das Endmoment und
mit MV wieder das Übergangsmoment zu den vorgespannten
Innendämpfungseinrichtungen 6 bezeichnet.
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Wie
daraus hervorgeht, sind die Dämpfungseinrichtungen 1 ausgelegt
sind, um in einem hohen Momentbereich eine niedrige Federrate aufzuweisen.
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Die
vorstehenden und in den Zeichnungen wiedergegebenen Merkmale und
Merkmalskombinationen der Ausführungsbeispiele
dienen lediglich der exemplarischen Verdeutlichung der Erfindung
und nicht deren Beschränkung.
Der Offenbarungsumfang der vorliegenden gesamten Unterlagen ist
durch das bestimmt, was für
den Fachmann ohne weiteres in den Ansprüchen, aber auch aus der Beschreibung und
der Zeichnung sowie auch den eingangs genannten Veröffentlichungen
des Standes der Technik unter Einbeziehung seines Fachwissens entnehmbar und/oder
kombinierbar ist und/oder verstanden wird. Insbesondere umfasst
die Erfindung ferner alle Variationen, Modifikationen, Kombinationen
und Substitutionen, die der Fachmann dem gesamten Offenbarungsumfang
der vorliegenden Unterlagen entnehmen kann. Insbesondere sind alle
einzelnen Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung kombinierbar.
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- 1
- Zweimassenschwungrades
- 2
- Dämpfungseinrichtungen
- 3,
4
- gegeneinander
verdrehbare Scheiben
- 5
- Hauptdämpfungseinrichtungen
- 6
- Innendämpfungseinrichtungen
- 7
- Hauptelastikelemente
- 8
- Innenelastikelemente
- 9
- Hauptfeder
- 10
- Hauptfeder
- 11
- Innenfeder
- cH
- Federrate
für Hauptelastikelemente
entsprechenden Wert
- cH1
- Federrate
für erste
Hauptfeder entsprechenden Wert
- cH2
- Federrate
für zweite
Hauptfeder entsprechenden Wert
- cIDV
- Federrate
für Innenelastikelemente
entsprechenden Wert
- ME
- Endmoment
- MV
- Übergangsmoment