DE102004062949A1

DE102004062949A1 - Torsionsschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102004062949A1
Application number: DE102004062949A
Authority: DE
Inventors: Young Rae Song; Tae Han Suwon Jee; Jae Hoon Seongnam Jung
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-12-29
Also published as: KR20060003532A; KR100598845B1; US7241224B2; DE102004062949B4; JP4486491B2; US20060009295A1; JP2006022949A

Abstract

Torsionsschwingungsdämpfer (10), aufweisend eine Primärmasse (11), die angepasst ist, um mit einer Motorkurbelwelle (12) zur Drehung um eine Drehachse "X" der Motorkurbelwelle (12) gekuppelt zu werden, wobei die Primärmasse (11) eine im Wesentlichen ringförmige Kammer (25) definiert, die in wenigstens zwei Abschnitte geteilt ist, eine Sekundärmasse (13), die mit der Primärmasse (11) relativ zu dieser drehbar verbunden ist und mit einer Kupplung (14) verbindbar ist, und eine Dämpfungseinheit (33) zum Kuppeln der Primär- und Sekundärmasse (11, 13) miteinander in einer drehend federnden Weise, wobei die Dämpfungseinheit (33) eine Mehrzahl von Schraubenfedern (35, 37, 39, 41), die sich in einer Reihe befinden und nacheinander innerhalb der geteilten Abschnitte der ringförmigen Kammer (25) angeordnet sind, ein Paar von Endführungen (49, 51), die innerhalb jedes geteilten Abschnitts der ringförmigen Kammer (25) gleitend angeordnet sind und äußere Enden der Schraubenfedern (35, 41) unter der Mehrzahl von Federelementen abstützen, und ein Reibelement (43) aufweist, das zwischen einander benachbarten Schraubenfedern gleitend angeordnet und konfiguriert ist, um gegen wenigstens eine von einer Innenwand (118) und einer Außenwand (117) der ringförmigen Kammer (25) in Reaktion auf Kompressionen der Schraubenfedern derart gerieben zu werden, dass eine Reibungskraft proportional sowohl zu einer Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse (11, 13) als auch zu einer Drehzahl ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer für ein Fahrzeug.

Ein Torsionsschwingungsdämpfer, d.h. ein Zweimassenschwungrad, wird im Allgemeinen zum Dämpfen einer Torsionsschwingung verwendet, die von der Kraftübertragung zwischen einer Antriebswelle eines Motors und einer Antriebswelle eines Getriebes erzeugt wird. Typischerweise weisen Torsionsschwingungsdämpfer eine erste Masse, eine zweite Masse und eine Dämpfungseinheit auf, die zwischen der ersten und der zweiten Masse angeordnet ist. Die erste Masse ist mit der Antriebswelle des Motors verbunden, und die zweite Masse ist über einen Kupplungsmechanismus mit der Antriebswelle des Getriebes verbunden. Die erste und die zweite Masse sind über die Dämpfungseinheit derart miteinander verbunden, dass die erste und die zweite Masse relativ zueinander drehen können.

Im Allgemeinen schafft der Motor eines Fahrzeuges die Antriebskraft, die auf die Räder des Fahrzeuges verteilt wird. Jedoch kann gelegentlich der Motor von einer Trägheitskraft des Fahrzeuges angetrieben werden. Daher müssen die erste und die zweite Masse derart gestaltet werden, dass sie in beiden Richtungen relativ zueinander drehen.

Wenn das Motordrehmoment im Wesentlichen hoch ist und das Fahrzeug mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis angetrieben wird, erreicht die Relativdrehung zwischen der ersten und der zweiten Masse eine Grenze. Ferner können, wenn sich das Motordrehmoment ungleichmäßig ändert, die erste und die zweite Masse gegen ein Teil zum Begrenzen der Relativdrehung der ersten und der zweiten Masse zueinander gestoßen werden.

Um dieses Problem zu lösen, ist das Schwungrad im Allgemeinen derart gestaltet, dass es ein hohes Niveau an Dämpfungscharakteristika hat. Bei dem bekannten Schwungrad kann, wenn die Relativdrehung zwischen der ersten und der zweiten Masse auftritt, die Größe des Drehmoments nicht geregelt werden. Ferner ist die Dämpfungswirkung des Schwungrades nahezu konstant, selbst wenn die Relativdrehung zwischen der ersten und der zweiten Masse auftritt.

Um solche Probleme zu lösen, wurde ein Schwungrad mit einem Paar von keilförmigen Reibelementen, die eine Reibungskraft proportional zu dem Betrag der Relativbewegung zwischen den Massen erzeugen, und einem Reibelement mit konzentrierter Masse entwickelt, welches eine Reibungskraft proportional zu der Zentrifugalkraft, d.h. der Drehzahl erzeugt.

Jedoch arbeiten bei einem herkömmlichen Schwungrad das keilförmige Reibelement und das Reibelement mit konzentrierter Masse unabhängig voneinander, wodurch es schwierig ist, ein genaues Abstimmen der Dämpfungswirkung zu erreichen. Außerdem kann infolge der Reibung zwischen dem Paar keilförmigen Reibelementen keine gewünschte Reibung erreicht werden.

Mit der Erfindung wird ein Torsionsschwingungsdämpfer geschaffen, bei welchem die Dämpfung proportional sowohl zu der Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse als auch der Drehzahl davon erreicht werden kann.

Ein beispielhafter Torsionsschwingungsdämpfer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist auf: eine Primärmasse, die angepasst ist, um mit einer Motorkurbelwelle zur Drehung um eine Drehachse der Motorkurbelwelle gekuppelt zu werden, wobei die Primärmasse eine im Wesentlichen ringförmige Kammer definiert, die in wenigstens zwei Abschnitte geteilt ist, eine Sekundärmasse, die mit der Primärmasse relativ zu dieser drehbar verbunden ist und mit einer Kupplung verbindbar ist, und eine Dämpfungseinheit zum Kuppeln der Primär- und Sekundärmasse miteinander in einer drehend federnden Weise. Die Dämpfungseinheit weist auf: eine Mehrzahl von Schraubenfedern, die sich in einer Reihe befinden und nacheinander innerhalb der geteilten Abschnitte der ringförmigen Kammer angeordnet sind, ein Paar von Endführungen, die innerhalb jedes geteilten Abschnitts der ringförmigen Kammer gleitend angeordnet sind und äußere Enden der Schraubenfedern unter der Mehrzahl von Federelementen abstützen, und ein Reibelement, das zwischen einander benachbarten Schraubenfedern gleitend angeordnet und konfiguriert ist, um gegen wenigstens eine von einer Innenwand und einer Außenwand der ringförmigen Kammer in Reaktion auf Kompressionen der Schraubenfedern derart gerieben zu werden, dass eine Reibungskraft proportional sowohl zu einer Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse und als auch zu einer Drehzahl davon erzeugt wird.

Das Reibelement kann aufweisen: eine konzentrierte Masse, eine äußere keilförmige Reibungsführung, die von der einen der benachbarten Schraubenfedern zu der konzentrierten Masse hin federnd abgestützt und mit einer Schrägfläche versehen ist, welche die konzentrierte Masse an deren einem Ende kontaktiert, und eine innere keilförmige Reibungsführung, die von der anderen benachbarten Schraubenfedern zu der konzentrierten Masse hin federnd abgestützt und mit einer zweiten Schrägfläche versehen ist, welche die konzentrierte Masse an deren einem Ende kontaktiert.

Die konzentrierte Masse kann eine zylindrische Form derart haben, dass sich in Reaktion auf Kompressionen der Schraubenfedern die äußere keilförmige Reibungsführung in Radialrichtung der Primärmasse nach außen bewegt, während ein linearer Kontakt mit der konzentrierten Masse beibehalten wird, und sich die innere keilförmige Reibungsführung in Radialrichtung der Primärmasse nach innen bewegt, während ein linearer Kontakt mit der konzentrierten Masse beibehalten wird.

Die äußere und die innere keilförmige Reibungsführung kann mit einer ersten gekrümmten Fläche bzw. einer zweiten gekrümmten Fläche versehen sein, und die konzentrierte Masse kann zwischen der ersten und der zweiten gekrümmten Fläche angeordnet sein, um die erste und die zweite Schrägfläche zu kontaktieren.

Die erste gekrümmte Fläche kann an einem äußeren Ende der äußeren keilförmigen Reibungsführung vorgesehen sein, und die zweite gekrümmte Fläche kann an einem inneren Ende der inneren keilförmigen Reibungsführung vorgesehen sein.

Die konzentrierte Masse kann aus Material mit einer Dichte hergestellt sein, die größer als die Dichte des Materials der äußeren und der inneren keilförmigen Reibungsführung ist. Ferner kann die äußere und die innere keilförmige Reibungsführung aus Plastikmaterial hergestellt sein und die konzentrierte Masse kann aus Metall hergestellt sein.

Ein mittlerer Wirkungsradius der äußeren keilförmigen Reibungsführung kann größer als ein mittlerer Wirkungsradius der inneren keilförmigen Reibungsführung sein.

Eine erste Schraubenfederaufnahmeöffnung, in welche wenigstens ein Teil der Schraubenfeder eingesetzt ist, kann in dem einen Ende der äußeren keilförmigen Reibungsführung ausgebildet sein, und eine zweite Schraubenfederaufnahmeöffnung, in welche wenigstens ein Teil der Schraubenfeder eingesetzt ist, ist in dem einen Ende der inneren keilförmigen Reibungsführung ausgebildet.

Bodenflächen der ersten und der zweiten Schraubenfederaufnahmeöffnung können jeweils um einen vorbestimmten Winkel in Bezug auf Endflächen der Schraubenfedern abgeschrägt sein.

Jede der Bodenflächen der ersten und der zweiten Schraubenfederaufnahmeöffnung kann derart abgeschrägt sein, dass in einem Zustand, in dem es keine Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse gibt, ein äußerer Endabschnitt der Endfläche der Schraubenfeder die Bodenfläche kontaktiert, und ein innerer Endabschnitt der Endfläche der Schraubenfeder die Bodenfläche nicht kontaktiert.

Eine erste Nut kann in Umfangsrichtung der ringförmigen Kammer an wenigstens einer der äußeren Flächen der äußeren und der inneren keilförmigen Reibungsführung ausgebildet sein.

Eine zweite Nut kann in Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Umfangsrichtung der ringförmigen Kammer an wenigstens einer der äußeren Flächen der äußeren und der inneren keilförmigen Reibungsführung ausgebildet sein.

Eine Schmierölpassage kann zwischen den geteilten Abschnitten der ringförmigen Kammer ausgebildet sein.

Eine Schraubenfederaufnahmeöffnung, in welche wenigstens ein Teil der Schraubenfeder eingesetzt ist, kann in dem einen Ende jeder Endführung ausgebildet sein, und eine Bodenfläche der Schraubenfederaufnahmeöffnung kann um einen vorbestimmten Winkel in Bezug auf eine Endfläche der Schraubenfeder abgeschrägt sein.

Die Bodenfläche der Schraubenfederaufnahmeöffnung kann derart abgeschrägt sein, dass in einem Zustand, in dem es keine Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse gibt, ein äußerer Endabschnitt der Endfläche der Schraubenfeder die Bodenfläche kontaktiert, und ein innerer Endabschnitt der Endfläche der Schraubenfeder die Bodenfläche nicht kontaktiert.

Eine erste Nut kann in Umfangsrichtung der ringförmigen Kammer an einer äußeren Fläche der Endführung ausgebildet sein.

Eine zweite Nut kann in Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Umfangsrichtung der ringförmigen Kammer an der äußeren Fläche der Endführung ausgebildet sein.

Ein Torsionsschwingungsdämpfer kann ferner eine Antriebsplatte aufweisen, die mit der Sekundärmasse gekuppelt und konfiguriert ist, um die Dämpfungseinheit zusammenzudrücken, wenn eine Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse auftritt.

Eine Mehrzahl von Kompressionsstegen kann am Außenumfang der Antriebsplatte ausgebildet sein, wobei die Breiten der Kompressionsstege voneinander verschieden sind.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine teilweise weggebrochene Draufsicht einer inneren Struktur eines Torsionsschwingungsdämpfers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Schnittansicht etwa entlang der Linie A-A in 1;
3 und 4 Seitenansichten einer Antriebsplatte des Torsionsschwingungsdämpfers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
5 eine perspektivische Ansicht eines Reibteils des Torsionsschwingungsdämpfers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
6 einen Schnitt entlang der Linie B-B in 5;
7 einen Schnitt entlang der Linie C-C in 5;
8 eine schematische Darstellung des Betriebs eines Reibelements des Torsionsschwingungsdämpfers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
9 eine Draufsicht von Außenflächen einer inneren keilförmigen Reibungsführung und einer äußeren keilförmigen Reibungsführung des Torsionsschwingungsdämpfers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
10 ein teilweiser Schnitt einer Endführung des Torsionsschwingungsdämpfers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
11 eine Draufsicht einer Außenfläche einer Endführung des Torsionsschwingungsdämpfers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
12 eine teilweise Seitenansicht, aus der die Betriebsradien von Schraubenfedern des Torsionsschwingungsdämpfers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ersichtlich ist.
Mit Bezug auf die Zeichnung wird eine Ausführungsform der Erfindung ausführlich beschrieben.
Ein Torsionsschwingungsdämpfer 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann zwischen einem Motor und einem Getriebe angeordneten sein und dient zum Dämpfen der Torsionsschwingung, die während der Kraftübertragung erzeugt wird. Der Torsionsschwingungsdämpfer 10 kann zusätzlich zu der Anordnung zwischen dem Motor und dem Getriebe zwischen irgendeinem Leistungsübertragungsabschnitt verwendet werden.
Mit Bezug auf 1 und 2 ist eine Primärmasse 11 angepasst, um mit einer Motorkurbelwelle 12 zur Drehung um eine Drehachse „X" der Motorkurbelwelle 12 gekuppelt zu werden. Eine Sekundärmasse 13 ist mit der Primärmasse 11 relativ zu dieser drehbar verbunden und konfiguriert, um mit einer Kupplung 14 verbindbar zu sein. Die Sekundärmasse 13 ist über die Kupplung 14 mit einer Antriebswelle 16 des Getriebes selektiv verbunden. Eine Nabe 15 ist über einen Niet (oder einen Bolzen) 17 mit einem Mittelpunkt der Primärmasse 11 gekuppelt, und die Sekundärmasse 13 ist über ein Paar von Buchsen 19a und 19b mit der Nabe 15 drehbar verbunden. Somit ist die Sekundärmasse 13 mit der Primärmasse 11 drehbar verbunden.
Da die Primär- und Sekundärmasse 11 und 13 über die beiden Buchsen 19a und 19b miteinander verbunden sind, wird die Torsionsspannung verringert, die an jedem der Buchsen 19a und 19b wirkt, so dass die Verdrehung der Buchsen 19a und 19b minimiert werden kann.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, kann die Primärmasse 11 die Form einer kreisförmigen Platte haben, obwohl offensichtlich eingeschätzt werden kann, dass die Massen irgendeine geeignete Form haben können.
Die Primärmasse 11 definiert eine im Wesentlichen ringförmige Kammer 25. Ein gefalteter Randabschnitt 21 ist um den Rand der Primärmasse 11 herum vorgesehen, und eine Abdeckung 23 ist mit dem Randabschnitt 21 gekuppelt, wodurch die ringförmige Kammer 25 gebildet wird. Offensichtlich kann eingeschätzt werden, dass die ringförmige Kammer in irgendeiner anderen Weise definiert werden kann.
Die ringförmige Kammer 25 kann zum Beispiel durch einen ersten Vorsprung 27, der an der Primärmasse 11 ausgebildet ist, und/oder einen zweiten Vorsprung 29, der an der Abdeckung 23 ausgebildet ist, in wenigstens zwei Abschnitte geteilt werden. Obwohl die ringförmige Kammer 25 in 2 in zwei Abschnitte geteilt ist, wird offensichtlich eingeschätzt, dass die ringförmige Kammer 25 in mehr als zwei Abschnitte geteilt werden kann. Die ringförmige Kammer 25 kann wenigstens teilweise mit Schmieröl gefüllt sein.
Der erste und der zweite Vorsprung 27 und 29 können nahe eines radialen Mittelabschnitts der ringförmigen Kammer 25 ausgebildet sein, so dass Schmierölpassagen 127 und 129 an beiden Seiten des ersten und des zweiten Vorsprungs 27 und 29 ausgebildet sind. Somit können die geteilten Abschnitte der ringförmigen Kammer 25 über die Schmierölpassagen 127 und 129 miteinander verbunden sein. Das Schmieröl kann sich zwischen den geteilten Abschnitten der ringsförmigen Kammer 25 durch die Schmierölpassagen 127 und 129 hindurch bewegen, so dass verhindert werden kann, dass sich Schmieröl in einem der geteilten Abschnitte ansammelt.
Ein Hohlrad 31 ist an einem Außenumfang der Primärmasse 11 ausgebildet. Das Hohlrad 31 ist zum verbinden mit einem Startermotor. Eine Dämpfungseinheit 33 ist in jedem geteilten Abschnitt der ringförmigen Kammer 25 angeordnet. Die Dämpfungseinheit 33 wird von dem ersten und/oder dem zweiten Vorsprung 27 und 29 abgestützt und kuppelt die Primär- und Sekundärmasse 11 und 13 miteinander in einer drehend federnden Weise.
Nachfolgend werden die geteilten Abschnitte der ringförmigen Kammer 25 einfach als ringförmige Kammer bezeichnet.
Mit Bezug auf 1, weist die Dämpfungseinheit 33 eine Mehrzahl von Schraubenfedern 35, 37, 39 und 41 und ein Reibelement 43 auf, das zwischen den Schraubenfedern 35, 37, 39 und 41 angeordnet ist. Die Schraubenfedern 35, 37, 39 und 41 sind innerhalb der ringförmigen Kammer 25 in Reihe nacheinander angeordnet. Bei einer alternativen Ausführungsform können andere geeignete federnde Teile, die zusammengedrückt werden und eine Federkraft schaffen, anstelle der Schraubenfedern verwendet werden, wie offensichtlich eingeschätzt werden kann. Die Dämpfungseinheit 33 kann ferner ein Paar von Endführungen 49 und 51 aufweisen, die innerhalb der ringförmigen Kammer 25 gleitend angeordnet sind und jeweils äußere Enden der Endschraubenfedern 35 und 41 unter den Schraubenfedern 35, 37, 39 und 41 abstützen. Die Endführungen 49 und 51 werden von dem ersten und dem zweiten Vorsprung 27 und 29 abgestützt.
Das Dämpfungsteil 43 hat eine direkte Wirkung auf die Dämpfungscharakteristik der Dämpfungseinheit 33, so dass es als ein Hystereseteil bezeichnet werden kann. Die Mehrzahl von Schraubenfedern 35, 37, 39 und 41 sind in Reihe zwischen den Endführungen 49 und 51 angeordnet.
Wie in 1 gezeigt, können eine Mehrzahl von Hilfsschraubenfedern 53, 55, 57 und 59 innerhalb der jeweiligen Schraubenfedern 35, 37, 39 und 41 angeordnet sein. Infolge der Hilfsschraubenfedern 53, 55, 57 und 59 kann eine sequentielle Dämpfung erreicht werden.
Das Reibelement 43 ist zwischen einander benachbarten Schraubenfedern, z.B. 37 und 39, gleitend angeordnet und ist konfiguriert, gegen wenigstens eine von einer Innenwand 118 und einer Außenwand 117 der ringförmigen Kammer 25 in Reaktion auf das Zusammendrücken der Schraubenfedern gerieben zu werden, so dass die Reibungskraft proportional zu einer Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse 11 und 13 und zu einer Drehzahl davon erzeugt wird.
Wie in 1 und 2 gezeigt, ist eine Antriebsplatte 61 mit der Sekundärmasse 13 fest gekuppelt, um dadurch zusammen mit der Sekundärmasse 13 zu drehen. Dementsprechend kann die Antriebsplatte 61 die Dämpfungseinheit 33 in Reaktion auf eine Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse 11 und 13 zusammendrücken.
Wie in 3 und 4 gezeigt, kann die Antriebsplatte 61 eine Ringform haben, und ein erster und ein zweiter Kompressionssteg 63 und 65 können einander gegenüberliegend am Außenumfang der Antriebsplatte 61 vorgesehen sein.
Wenigstens ein Abschnitt der Kompressionsstege 63 und 65 sind innerhalb der ringförmigen Kammer 25 positioniert und haben Formen und Größen, welche die Bewegung in der ringförmigen Kammer 25 erleichtern. Außerdem sind die Kompressionsstege 63 und 65 konfiguriert, um zwischen den ersten und zweiten Vorsprüngen 27 und 29 zu passen, welche die ringförmige Kammer 25 teilen.
Wenn keine Kraftübertragung in dem Torsionsschwingungsdämpfer 10 auftritt, sind die Kompressionsstege 63 und 65 zwischen dem ersten und den zweiten Vorsprüngen 27 und 29 positioniert. Währenddessen bewegen sich, wenn eine Kraftübertragung in dem Torsionsschwingungsdämpfer 10 auftritt, die Kompressionsstege 63 und 65 entlang der ringförmigen Kammer 25, um die Endführungen 49 und 51 zusammenzudrücken.
Zum Beispiel drückt, wenn sich die Antriebsplatte 61 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn in 1 in Bezug auf die Primärmasse 11 dreht, der erste Kompressionssteg 63 die Endführung 49 zusammen, und der zweite Kompressionssteg 65 drückt eine Endführung zusammen, die innerhalb des anderen geteilten Abschnitts der ringförmigen Kammer 25 angeordnet ist. Gleichzeitig wird die andere Endführung 51 von dem ersten und dem zweiten Vorsprung 27 und 29 abgestützt.
Daher wird die Dämpfungseinheit 33 von der Primärmasse 11 und der Antriebsplatte 61 in Reaktion auf die Relativbewegung zwischen der Primär- und Sekundärmasse 11 und 13 zusammengedrückt. Demzufolge werden auch in Reaktion auf die Relativbewegung zwischen der Primär- und Sekundärmasse 11 und 13 die Mehrzahl von Schraubenfedern 35, 37, 39 und 41 zusammengedrückt. Das Reibelement 43 gleitet in der ringförmigen Kammer 25 infolge der Kompression der Schraubenfedern 35, 37, 39 und 41 und wird gegen die Innen- oder Außenwand 118 und 117 der ringförmigen Kammer 25 gerieben, um eine Reibungskraft zu erzeugen.
Demzufolge wird durch die Kompression der Schraubenfedern 35, 37, 38 und 41 und die von der Bewegung des Reibelements 43 erzeugte Reibungskraft eine Dämpfung erreicht.
Wie in 1 und 4 gezeigt, haben der erste und die zweite Kompressionssteg 63 und 65 unterschiedliche Breiten, so dass die Dämpfungseinheiten sequentiell zusammengedrückt werden. Das heißt, da der erste Kompressionssteg 63 mit einer größeren Breite zuvor eine der Dämpfungseinheiten zusammendrückt und der zweite Kompressionssteg 65 mit einer geringeren Breite dann die andere der Dämpfungseinheiten zusammendrückt, kann eine zweistufige Dämpfungscharakteristik realisiert werden. Jedoch wird offensichtlich eingeschätzt, dass eine mehrstufige Dämpfung realisiert werden kann.
Die Dämpfungseinheiten, die innerhalb der jeweiligen geteilten Abschnitte der ringförmigen Kammer 25 angeordnet sind, werden durch den ersten und den zweiten Kompressionssteg 63 und 65 sequentiell zusammengedrückt und bewirken daher eine mehrstufige Dämpfung, so dass eine Torsionsschwingung wirksam gedämpft werden kann.
Wie in 5 und 6 gezeigt, weist das Reibelement 43 eine konzentrierte Masse 71, eine äußere keilförmige Reibungsführung 73 und eine innere keilförmige Reibungsführung 75 auf. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform gibt es drei Reibelemente, jedoch ist es offensichtlich, dass die Anzahl der Reibelemente nicht darauf beschränkt ist.
Die äußere keilförmige Reibungsführung 73 und die innere keilförmige Reibungsführung 75 sind zwischen einander benachbarten Schraubenfedern 39 und 37 einander zugewandt angeordnet. Die konzentrierte Masse 71 ist zwischen der äußeren und der inneren keilförmigen Reibungsführung 73 und 75 angeordnet. Die äußere keilförmige Reibungsführung 73 wird von der Schraubenfeder 39 zu der konzentrierten Masse 71 hin federnd abgestützt und ist mit einer ersten Schrägfläche 77 versehen, welche die konzentrierte Masse 71 an deren einem Ende kontaktiert. Die innere keilförmige Reibungsführung 75 wird von der Schraubenfeder 37 zu der konzentrierten Masse 71 hin federnd abgestützt und ist mit einer zweiten Schrägfläche 79 versehen, welche die konzentrierte Masse 71 an deren einem Ende kontaktiert.
Mit Bezug auf 6 und 7 hat die konzentrierte Masse 71 eine zylindrische Form, und die erste und die zweite Schrägfläche 77 und 79 kontaktieren die Seitenfläche der zylindrischen konzentrierten Masse 71. Daher nähern sich, wenn die Schraubenfedern 39 und 37 in Reaktion auf die Relativdrehung zwischen der Primärmasse 11 und der Sekundärmasse 13 zusammengedrückt werden, die äußere und die innere keilförmige Reibungsführung 73 und 75 einander an, während die linearen Kontakte mit der konzentrierten Masse 71 beibehalten werden. Währenddessen unterliegt die konzentrierte Masse 71 einem Rollen, während die linearen Kontakte mit der ersten und der zweiten Schrägfläche 77 und 79 beibehalten werden. Demzufolge bewegt sich in Erwiderung auf die Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse 11 und 13 die äußere keilförmige Reibungsführung 73 in Radialrichtung der Primärmasse 11 nach außen, während ein linearer Kontakt mit der konzentrierten Masse 71 beibehalten wird, und die innere keilförmige Reibungsführung 75 bewegt sich in Radialrichtung der Primärmasse 11 nach innen, während ein linearer Kontakt mit der konzentrierten Masse 71 beibehalten wird.
Wie in 8 gezeigt, rollt, wenn die Schraubenfedern 37 und 39 zusammengedrückt werden, die konzentrierte Masse 71 an der ersten Schrägfläche 77 der äußeren keilförmigen Reibungsführung 73 und an der zweiten Schrägfläche 79 der inneren keilförmigen Reibungsführung 75. Dementsprechend bewegt sich die äußere keilförmige Reibungsführung 73 in Radialrichtung der Primärmasse 11 nach außen entlang einer durch den Pfeil gezeigten Richtung, und die innere keilförmige Reibungsführung 75 bewegt sich in Radialrichtung der Primärmasse 11 nach innen entlang einer durch den Pfeil gezeigten Richtung.
Daher wird die äußere keilförmige Reibungsführung 73 gegen die Außenwand 117 der ringförmigen Kammer 25 gerieben, um eine Reibungskraft zu erzeugen, und die innere keilförmige Reibungsführung 75 wird gegen die Innenwand 118 der ringförmigen Kammer 25 gerieben, um eine Reibungskraft zu erzeugen.
Gleichzeitig ist die Reibung zwischen der äußeren und inneren keilförmigen Reibungsführung 73 und 75 und der Außen- und Innenwand 117 und 118 der ringförmigen Kammer 25 proportional zu einem Betrag der Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse 11 und 13. Daher kann das Reibelement 43 eine Dämpfungswirkung proportional zu einem Betrag der Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse 11 und 13 erzeugen.
Ferner wird, da die konzentrierte Masse 71 lineare Kontakte mit der ersten und der zweiten Schrägfläche 77 und 79 beibehält, verringert sich im Wesentlichen ein Leistungsverlust im Vergleich zu einem Falle, bei dem die äußere und die innere Reibungsführung in Flächenkontakt zueinander stehen. Daher tritt leicht eine Reibung zwischen der äußeren und der inneren keilförmigen Reibungsführung 73 und 75 und der Primärmasse 11 auf.
Wie in 6 und 8 gezeigt, kann eine erste gekrümmte Fläche 81 mit einer bestimmten Krümmung an einem äußeren Ende der ersten Schrägfläche 77 der äußeren keilförmigen Reibungsführung 73 ausgebildet sein, und eine zweite gekrümmte Fläche 83 mit einer bestimmten Krümmung kann an einem inneren Ende der zweiten Schrägfläche 79 der inneren keilförmigen Reibungsführung 75 ausgebildet sein. Die konzentrierte Masse 71 kontaktiert die erste und die zweite Schrägfläche 77 und 79 zwischen der ersten und der zweiten gekrümmten Fläche 81 und 83.
Da die zylindrische konzentrierte Masse 71 von der ersten und der zweiten gekrümmten Fläche 81 und 83 umgeben ist, kann verhindert werden, dass die konzentrierte Masse 71 von der äußeren und der inneren keilförmigen Reibungsführung 73 und 75 getrennt wird.
Die konzentrierte Masse 71 ist aus einem Material mit einer Dichte, die größer als die Dichte des Materials der äußeren und der inneren keilförmigen Reibungsführung ist. Zum Beispiel können die äußere und die innere keilförmige Reibungsführung 73 und 75 aus Plastikmaterial sein, und die konzentrierte Masse 71 kann aus Metall sein. Da das Reibungselement 43 die konzentrierte Masse 71 aufweist, die aus einem Material mit einer großen Dichte ist, kann das Reibungselement 43 eine Reibungskraft proportional zu einer Zentrifugalkraft, d.h. einer Drehzahl erzeugen.
Wie in 6 gezeigt, ist eine erste Schraubenfederaufnahmeöffnung 85, in welche ein Teil der Schraubenfeder 39 eingesetzt ist, an dem einen Ende der äußeren keilförmigen Reibungsführung 73 ausgebildet, und eine zweite Schraubenfederaufnahmeöffnung 87, in welche ein Teil der Schraubenfeder 37 eingesetzt ist, ist an dem einen Ende der inneren keilförmigen Reibungsführung 75 ausgebildet.
Eine Bodenfläche 89 der ersten Schraubenfederaufnahmeöffnung 85 kann um einen vorbestimmten Winkel A in Bezug auf eine Endfläche 39a der Schraubenfeder 39 abgeschrägt sein, und eine Bodenfläche 91 der zweiten Schraubenfederaufnahmeöffnung 87 kann um einen vorbestimmten Winkel B in Bezug auf eine Endfläche 37a der Schraubenfeder 37 abgeschrägt sein.
Die Bodenflächen 89 und 91 der ersten und der zweiten Schraubenfederaufnahmeöffnung 85 und 87 sind derart abgeschrägt, dass sie im Zustand ohne Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse 11 und 13 die äußeren Endabschnitte der Endflächen 39a und 37b der Schraubenfedern 39 und 37 kontaktieren und die inneren Endabschnitte der Endflächen 39a und 37a der Schraubenfedern 39 und 37 nicht kontaktieren. Unter diesen Konfigurationen werden, wenn die Schraubenfedern 39 und 37 zusammengedrückt werden, die Schraubenfedern 39 und 37 derart gebogen, dass sich deren Mittelabschnitt an die Mitte der Primärmasse 11 annähert. Daher kompensiert ein solches Biegen der Schraubenfedern 39 und 37 ein Biegen der Schraubenfedern 39 und 37 infolge einer Zentrifugalkraft während der Drehung. Daher kann verhindert werden, dass die Schraubenfedern 39 und 37 durch eine Zentrifugalkraft während der Drehung gebogen werden.
Wie in 9 gezeigt, sind zumindest eine erste Nut 97 und 99 und zumindest eine zweite Nut 101 und 103 an wenigstens einer der äußeren Flächen 93 und 95 der äußeren und der inneren keilförmigen Reibungsführungen 73 und 75 ausgebildet.
Die ersten Nuten 97 und 99 sind in Umfangsrichtung der ringförmigen Kammer 25 ausgebildet, und die zweiten Nuten 101 und 103 sind in Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Umfangsrichtung der ringförmigen Kammer 25 ausgebildet.
Die ersten Nuten 97 und 99 schaffen eine Schmierölpassage, und die zweiten Nuten 101 und 103 streichen einen Schmierölfilm ab, der an der Außenwand 117 der ringförmigen Kammer 25 existiert, so dass die Dicke des Schmierölfilms im Wesentlichen konstant gehalten werden kann.
Wie in 10 gezeigt, ist eine Schraubenfederaufnahmeöffnung 105, in welche zumindest ein Teil der Schraubenfeder 35 eingesetzt ist, an dem einen Ende der Endführung 49 ausgebildet. Eine Bodenfläche 107 der Schraubenfederaufnahmeöffnung 105 ist um einen vorbestimmten Winkel C in Bezug auf eine Endfläche 35a der Schraubenfeder 35 abgeschrägt.
Die Bodenfläche 107 der Schraubenfederaufnahmeöffnung 105 ist derart abgeschrägt, dass sie in einem Zustand, in dem es keine Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse 11 und 13 gibt, einen äußeren Endabschnitt der Endfläche 35a der Schraubenfeder 35 kontaktiert und einen inneren Endabschnitt der Endfläche 35a der Schraubenfeder 35 nicht kontaktiert. Unter dieser Konfiguration wird, wenn die Schraubenfeder 35 zusammengedrückt wird, die Schraubenfeder 35 derart gebogen, dass sich ein Mittelabschnitt davon einer Mitte der Primärmasse 11 annähert. Daher kompensiert ein solches Biegen der Schraubenfeder 35 ein Biegen der Schraubenfeder 35 nach außen infolge einer Zentrifugalkraft beim Drehen. Daher kann verhindert werden, dass die Schraubenfeder 35 von einer Zentrifugalkraft beim Drehen gebogen wird.
Wie in 11 gezeigt, sind eine erste Nut 111 und wenigstens eine zweite Nut 113 an einer äußeren Fläche 109 der Endführung 49 ausgebildet. Die erste Nut 111 ist in Umfangsrichtung der ringförmigen Kammer 25 ausgebildet, und die zweite Nuten 113 ist in Richtung senkrecht zu der Umfangsrichtung der ringförmigen Kammer 25 ausgebildet.
Die erste Nut 111 schafft eine Schmierölpassage, und die zweite Nut 113 streicht einen Schmierölfilm ab, der an der Außenwand 117 der ringförmigen Kammer 25 existiert, so dass die Dicke des Schmierölfilms im Wesentlichen konstant gehalten werden kann.
Wie in 12 gezeigt, ist ein mittlerer Wirkungsradius der äußeren keilförmigen Reibungsführung 73 größer als jener der inneren keilförmigen Reibungsführung 75. In 12 sind Wirkungsmittelpunkte S1, S2, S3 und S4 und mittlere Wirkungsradien R1, R2, R3 und R4 der Schraubenfedern 35, 37, 39 und 41 gezeigt. R2 ist der größte unter den vier mittleren Wirkungsradien, und R3 ist der kleinste Wirkungsradius. R4 ist größer als R3. Da sich die mittleren Wirkungsradien der Schraubenfedern, welche die äußere und die innere keilförmige Reibungsführung abstützen, voneinander unterscheiden, werden die Schraubenfedern nicht gleichzeitig zusammengedrückt, so dass eine sequentielle Dämpfung erreicht werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann eine Dämpfung im Verhältnis zu sowohl einer Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse als auch einer Drehzahl davon erreicht werden.

Claims

Torsionsschwingungsdämpfer (10), aufweisend: eine Primärmasse (11), die angepasst ist, um mit einer Motorkurbelwelle (12) zur Drehung um eine Drehachse („X") der Motorkurbelwelle (12) gekuppelt zu werden, wobei die Primärmasse (11) eine im Wesentlichen ringförmige Kammer (25) definiert, die in wenigstens zwei Abschnitte geteilt ist; eine Sekundärmasse (13), die mit der Primärmasse (11) relativ zu dieser drehbar verbunden ist und mit einer Kupplung (14) verbindbar ist; und eine Dämpfungseinheit (33) zum Kuppeln der Primär- und Sekundärmasse (11, 13) miteinander in einer drehend federnden Weise, wobei die Dämpfungseinheit (33) aufweist: eine Mehrzahl von Schraubenfedern (35, 37, 39, 41), die sich in einer Reihe befinden und nacheinander innerhalb der geteilten Abschnitte der ringförmigen Kammer (25) angeordnet sind, ein Paar von Endführungen (49, 51), die innerhalb jedes geteilten Abschnitts der ringförmigen Kammer (25) gleitend angeordnet sind und äußere Enden der Schraubenfedern (35, 41) unter der Mehrzahl von Federelementen abstützen, und ein Reibelement (43), das zwischen einander benachbarten Schraubenfedern gleitend angeordnet und konfiguriert ist, um gegen wenigstens eine von einer Innenwand (118) und einer Außenwand (117) der ringförmigen Kammer (25) in Reaktion auf Kompressionen der Schraubenfedern derart gerieben zu werden, dass eine Reibungskraft proportional sowohl zu einer Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse (11, 13) und als auch zu einer Drehzahl davon erzeugt wird.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, wobei das Reibelement (43) aufweist: eine konzentrierte Masse (71); eine äußere keilförmige Reibungsführung (73), die von der einen der benachbarten Schraubenfedern (39) zu der konzentrierten Masse (71) hin federnd abgestützt und mit einer Schrägfläche (77) versehen ist, welche die konzentrierte Masse (71) an deren einem Ende kontaktiert; und eine innere keilförmige Reibungsführung (75), die von der anderen benachbarten Schraubenfedern (37) zu der konzentrierten Masse (71) hin federnd abgestützt und mit einer zweiten Schrägfläche (79) versehen ist, welche die konzentrierte Masse (71) an deren einem Ende kontaktiert.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, wobei die konzentrierte Masse (71) eine zylindrische Form derart hat, dass sich in Reaktion auf Kompressionen der Schraubenfedern die äußere keilförmige Reibungsführung (73) in Radialrichtung der Primärmasse (11) nach außen bewegt, während ein linearer Kontakt mit der konzentrierten Masse (71) beibehalten wird, und sich die innere keilförmige Reibungsführung (75) in Radialrichtung der Primärmasse (11) nach innen bewegt, während ein linearer Kontakt mit der konzentrierten Masse (71) beibehalten wird.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, wobei die äußere und die innere keilförmige Reibungsführung (73, 75) mit einer ersten gekrümmten Fläche (81) bzw. einer zweiten gekrümmten Fläche (83) versehen ist, und die konzentrierte Masse (71) zwischen der ersten und der zweiten gekrümmten Fläche (81, 83) angeordnet ist, um die erste und die zweite Schrägfläche (77, 79) zu kontaktieren.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, wobei die erste gekrümmte Fläche (81) an einem äußeren Ende der äußeren keilförmigen Reibungsführung (73) vorgesehen ist, und die zweite gekrümmte Fläche (83) an einem inneren Ende der inneren keilförmigen Reibungsführung (75) vorgesehen ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, wobei die konzentrierte Masse (71) aus Material mit einer Dichte hergestellt ist, die größer als die Dichte des Materials der äußeren und der inneren keilförmigen Reibungsführung (73, 75) ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 6, wobei die äußere und die innere keilförmige Reibungsführung (73, 75) aus Plastikmaterial hergestellt ist und die konzentrierte Masse (71) aus Metall hergestellt ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, wobei ein mittlerer Wirkungsradius der äußeren keilförmigen Reibungsführung (73) größer als ein mittlerer Wirkungsradius der inneren keilförmigen Reibungsführung (75) ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, wobei eine erste Schraubenfederaufnahmeöffnung (85), in welche wenigstens ein Teil der Schraubenfeder (39) eingesetzt ist, in dem einen Ende der äußeren keilförmigen Reibungsführung (73) ausgebildet ist, und eine zweite Schraubenfederaufnahmeöffnung (87), in welche wenigstens ein Teil der Schraubenfeder (37) eingesetzt ist, in dem einen Ende der inneren keilförmigen Reibungsführung (75) ausgebildet ist, und wobei Bodenflächen (89, 91) der ersten und der zweiten Schraubenfederaufnahmeöffnung (85, 87) jeweils um einen vorbestimmten Winkel (A, B) in Bezug auf Endflächen (39a, 37a) der Schraubenfedern (39, 37) abgeschrägt sind.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 9, wobei jede der Bodenflächen (89, 91) der ersten und der zweiten Schraubenfederaufnahmeöffnung (85, 87) derart abgeschrägt ist, dass in einem Zustand, in dem es keine Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse (11, 13) gibt, ein äußerer Endabschnitt der Endfläche (39a) der Schraubenfeder (39) die Bodenfläche (89) kontaktiert, und ein innerer Endabschnitt der Endfläche (37a) der Schraubenfeder (37) die Bodenfläche (91) nicht kontaktiert.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, wobei eine erste Nut (97, 99) in Umfangsrichtung der ringförmigen Kammer (25) an wenigstens einer der äußeren Flächen (93, 95) der äußeren und der inneren keilförmigen Reibungsführung (73, 75) ausgebildet ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 11, wobei eine zweite Nut (101, 103) in Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Umfangsrichtung der ringförmigen Kammer (25) an wenigstens einer der äußeren Flächen (93, 95) der äußeren und der inneren keilförmigen Reibungsführung (73, 75) ausgebildet ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, wobei eine Schmierölpassage (127, 129) zwischen den geteilten Abschnitten der ringförmigen Kammer (25) ausgebildet ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, wobei eine Schraubenfederaufnahmeöffnung (105), in welche wenigstens ein Teil der Schraubenfeder (35) eingesetzt ist, in dem einen Ende jeder Endführung (49) ausgebildet ist, und wobei eine Bodenfläche (107) der Schraubenfederaufnahmeöffnung (105) um einen vorbestimmten Winkel (C) in Bezug auf eine Endfläche (35a) der Schraubenfeder (35) abgeschrägt ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 14, wobei die Bodenfläche (107) der Schraubenfederaufnahmeöffnung (105) derart abgeschrägt ist, dass in einem Zustand, in dem es keine Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse (11, 13) gibt, ein äußerer Endabschnitt der Endfläche (35a) der Schraubenfeder (35) die Bodenfläche (107) kontaktiert, und ein innerer Endabschnitt der Endfläche (35a) der Schraubenfeder (35) die Bodenfläche (107) nicht kontaktiert.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, wobei eine erste Nut (111) in Umfangsrichtung der ringförmigen Kammer (25) an einer äußeren Fläche (109) der Endführung (49) ausgebildet ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 16, wobei eine zweite Nut (113) in Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Umfangsrichtung der ringförmigen Kammer (25) an der äußeren Fläche (109) der Endführung (49) ausgebildet ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Antriebsplatte (61), die mit der Sekundärmasse (13) gekuppelt und konfiguriert ist, um die Dämpfungseinheit (33) zusammenzudrücken, wenn eine Relativdrehung zwischen der Primär- und Sekundärmasse (11, 13) auftritt.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 18, wobei eine Mehrzahl von Kompressionsstegen (63, 65) am Außenumfang der Antriebsplatte (61) ausgebildet sind, und die Breiten der Kompressionsstege (63, 65) voneinander verschieden sind.