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Die
Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Durch
die
DE 102 56 191
A1 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer mit einem antriebsseitiges Übertragungselement,
einem gegenüber
demselben um eine im wesentlichen identische Drehachse drehauslenkbares
abtriebsseitigen Übertragungselement
und einer zwischen den beiden Übertragungselementen
vorgesehenen Dämpfungseinrichtung
bekannt. Das antriebsseitige Übertragungselement
ist mit einem Antrieb, wie einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine
verbunden, während
das abtriebsseitige Übertragungselement über eine
Kopplungsvorrichtung, beispielsweise durch eine ein- oder ausrückbare Reibungskupplung
gebildet, mit einem Abtrieb, wie einer Getriebeeingangswelle, in
Wirkverbindung bringbar ist. Die Dämpfungseinrichtung ist mit
einem Federsystem, aufweisend eine Mehrzahl von Gasfedern, und einem
Zusatzfedersystem, enthaltend eine Mehrzahl von Stahlfedern, zur Übertragung
eines Drehmomentes zwischen dem antriebsseitigen und dem abtriebsseitigen Übertragungselement
versehen. Während
die Stahlfedern in bekannter Weise durch Verformung bei Torsionsschwingungen
harte Stöße jeweils
in einen weicheren Schwingungsvorgang umformen, dienen die Gasfedern
zu einem Dämpfungsvorgang,
bei welchem Stoßenergie
abgebaut wird. Hierzu verfügen
die Gasfedern jeweils über
einen ein gasförmiges
Medium, wie Luft, enthaltenden Speicherraum innerhalb eines Zylinderraums,
wobei dieses gasförmige
Medium bei Kompression der Gasfedern und dadurch bedingter Volumenreduzierung
des Speicherraums über
eine Drosselöffnung
aus dem Speicherraum herausgepresst wird. Verständlicherweise wird bei Entlastung
der Gasfeder und damit verbundener Volumenerhöhung im Speicherraum aus der
Umgebung der Gasfeder wieder frisches gasförmiges Medium über die
Drosselöffnung
nachgesaugt. Damit ist eine geschwindigkeitsproportionale Dämpfung realisierbar,
und zwar ohne spezielle Dichtungserfordernisse.
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Bei
dem bekannten Federsystem ergibt sich der Druck im Speicherraum
und damit das Dämpfungsverhalten
durch den jeweiligen Verformungszustand, und wird daher in Fachkreisen
als "passives" Federsystem bezeichnet.
Die Drosselöffnung
ist für sämtliche
denkbaren Lastzustände
ausgelegt, und kann demnach lediglich einen Kompromiss bilden. Das
gleiche Problem ergibt sich auch bei den Stahlfedern, die bezüglich ihrer
Kennlinie nur kompromißbehaftet
an die im Betrieb auftretenden unterschiedlichen Lastzustände anpassbar
sind.
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Um
diesem Problem bei Stahlfedern entgegen zu wirken, zeigt die
DE 41 28 868 A1 die
Möglichkeit,
bei einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten
Stahlfedern die einzelnen Stahlfedern mit unterschiedlichen Kennlinien
abzustimmen, so dass bei Einleitung kleiner Drehmomente lediglich
Stahlfedern mit flacher verlaufenden Kennlinien komprimiert werden,
und erst mit zunehmendem Drehmoment auch Stahlfedern mit steileren Kennlinien
verformt werden. Problematisch gestaltet sich hierbei die Drehzahlabhängigkeit
der Stahlfedern, da deren Windungen mit zunehmender Fliehkraft nach
radial außen
gepresst werden, und sich dort verhaken. Torsionsschwingungen führen dadurch
nicht zwingend zur Kompression der in Einleitungsrichtung der Torsionsschwingung
benachbarten Stahlfeder, so dass Betriebsbedingungen auftreten können, bei
denen die Dämpfungseinrichtung
zunächst überhaupt
keine Dämpfungswirkung
erbringt. Erst höhere
Lastzustände
vermögen
ein Lösen
der Stahlfeder von ihrer radial äußeren Anlage
zu bewirken, was als komfortmindernder Ruck im Fahrzeug empfunden
wird, um allerdings bei der in Umfangsrichtung benachbarten Stahlfeder,
die mit einer steileren Kennlinie ausgebildet sein kann, zunächst wieder
aufzulaufen, bis auch diese Stahlfeder bei nochmals höherem Lastzustand
von ihrer radial äußeren Anlage
losgerissen wird. Im Gesamtergebnis steht demnach bei einer derartigen
Betriebsweise nie das gesamte Federvolumen zur Verfügung, sondern
stets nur ein Teil hiervon. Dieses Problem lässt sich durch die bei der
DE 41 28 868 A1 vorgesehenen
Schiebeelemente zwischen den Stahlfedern und deren radial äußerer Anlage
zwar günstig
beeinflussen, aber nicht vermeiden. Insofern ergibt sich bei derartigen
Torsionsschwingungsdämpfern
einerseits eine unzureichende Entkoppelungsgüte, und andererseits aufgrund
hoher Steifigkeiten in der Dämpfungseinrichtung
eine Eigenfrequenz in einem beim Fahren vergleichsweise häufig genutzten
Drehzahlbereich. Besonders kritisch ist hierbei der untere Drehzahlbereich
zwischen im wesentlichen 1000 und 2000 Umdrehungen/Minute bei gleichzeitig
hohem Motormoment und entsprechend hohen Anregungen von Torsionsschwingungen,
wodurch im Fahrzeug Brummgeräusche
entstehen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dämpfungseinrichtung eines Torsionsschwingungsdämpfers derart
auszubilden, dass unerwünschte
Brummgeräusche
auch unter Extrembedingungen vermeidbar sind.
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Diese
Aufgabe wird gemäß dem Anspruch
1 gelöst.
Durch Anwesenheit eines mit fluidförmigem Medium, wie Hydraulikflüssigkeit,
befüllten
Druckraumes, der einem mit gasförmigem
Medium, wie Luft, befüllten
Speicherraum des Federsystems zugeordnet und an einen Druckkreis
angeschlossen ist, entsteht ein "aktives" hydropneumatisches
Federsystem, welches anspruchsgemäß die Möglichkeit bietet, bei einer Änderung
des von dem Federsystem zu übertragenden
Drehmomentes mittels einer Neueinstellung des im Druckraum und damit
auch im Speicherraum anliegenden Druckes zumindest im Wesentlichen
eine Anpassung der Kennlinie des Federsystems an das geänderte Drehmoment
auszulösen. In
Fachkreisen wird hierbei zwischen "vollaktiven" und "teilaktiven" Federsystemen unterschieden, wobei
im Fall vollaktiver Federsysteme bei jeglicher Änderung des fahrbedingten Motormoments
sofort durch Zuführung
fluidförmigen
Mediums in den Druckraum oder durch Abführung dieses Mediums aus dem
Druckraum nachgeregelt wird, während
im Fall teilaktiver Federsysteme nur bei großen Änderungen des Motormoments
eine Nachregelung erfolgt, ansonsten das Federsystem aber vergleichbar mit
einem passiven Federsystem ohne Nachregelung betrieben wird. Die
teilaktiven Federsysteme verfügen
demnach, verglichen mit den vollaktiven Systemen, aufgrund der deutlich
reduzierten Anzahl von Regelvorgängen
mit zudem eingeschränktem Erfordernis
einer hohen Nachregelgeschwindigkeit über den Vorteil, mit gegenüber den
vollaktiven Systemen geringeren Strömungsgeschwindigkeiten bei der
Verlagerung fluidförmigen
Mediums zwischen dem Druckkreis und dem Druckraum arbeiten zu können. Dadurch
zeichnen sich teilaktive Federsysteme durch einen geringen Energiebedarf
sowie das Erfordernis nur begrenzt leistungsfähiger Speicher für fluidförmiges Medium
oder gar durch den völligen
Verzicht auf Speicher aus. Geringer als bei vollaktiven Federsystemen
kann bei teilaktiven Federsystemen auch die Pumpenleistung sein.
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Mit
Vorzug wird eine Anpassung der Kennlinie des Federsystems an ein
geändertes
Drehmoment durch Neueinstellung des im Druckraum des Federsystems
und damit des im Steuerraum des Federsystems anliegenden Druckes
in Abhängigkeit von
fahrzeug- und/oder fahrzustandsrelevanter Bedingungen vorgenommen.
Arbeitet hierbei der Druckkreis mit einer Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung,
nachfolgend kurz als "Regelung" bezeichnet, zusammen,
so kann diese Regelung beispielsweise auf in der Fahrzeugsteuerung
abgelegte Betriebspunkte zurückgreifen
und demnach eine stets den jeweiligen fahrzeug- und/oder fahrzustandsrelevanten
Bedingungen zugeordnete Versorgung des Druckraums mit fluidförmigem Medium
bewirken. Aufgrund des somit im Druckraum enthaltenen Überdruckes
erfolgt jeweils die Einstellung des im mit gasförmigem Medium befüllten Speicherraum
enthaltenen Überdruckes
gegenüber
der Umgebung und damit die Vorgabe der Kennlinie des Federsystems.
Dadurch steht für
jedes anliegende Drehmoment, das bei Zugbetrieb von einem Antrieb,
wie der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, oder bei Schubbetrieb von
einem Abtrieb, wie einer Getriebeeingangswelle, in den Torsionsschwingungsdämpfer eingeleitet
wird, stets eine diesem Drehmoment entsprechende Kennlinie im Federsystem
zur Verfügung,
so dass zumindest im wesentlichen stets der volle Kompressionsweg
des Federsystems verfügbar
ist. Im Gegensatz zu rein passiv wirksamen Federsystemen, deren Kennlinie
derart abgestimmt ist, dass sie mit dem verfügbaren Federweg beginnend bei
kleinen Drehmomenten bereits eine Relativauslenkung von Übertragungselementen
ermöglichen,
bei maximalen Drehmomenten aber immer noch diesen Federweg zur Verfügung haben,
liegt bei dem erfindungsgemäßen aktiven
Federsystem durch die Anpassung der Kennlinie an das jeweilige Drehmoment
praktisch eine "virtuelle" Vervielfachung des
Federweges vor. Entsprechend hoch ist die Entkopplungsgüte dieses
Torsionsschwingungsdämpfers,
und entsprechend niedrig seine Eigenfrequenz, die außerhalb
des typischen Drehzahlbereichs eines Fahrzeuges bei den üblichen Fahrbedingungen
liegt.
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Sollte
trotz der zuvor erwähnten
geringen Eigenfrequenz des Torsionsschwingungsdämpfers einmal ein Resonanzverhalten
auftreten, kann der Druck im Druckraum und damit im Speicherraum
auf ein Niveau, beispielsweise auf das Niveau maximaler Vorspannung,
angehoben und auf diesem Niveau gehalten werden, so dass eine Relativdrehbewegung der
zueinander verdrehbaren Übertragungselemente des
Torsionsschwingungsdämpfers
zumindest weitgehend vermieden wird. Wird die Reduzierung des Drucks
und damit die Vorspannung des Federsystems bis zum Ablauf eines
vorbestimmbaren Zeitraums aufgeschoben, kann eine Schädigung der Dämpfungseinrichtung
wirksam vermieden werden. Ebenfalls vorteilhaft ist die Anhebung
des Druckes im Druckraum und damit im Speicherraum auf ein Niveau
beispielsweise maximaler Vorspannung bei Zylinderabschaltung und
Betrieb mit Ordnungen unterhalb der Zündanregung.
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Die
gleiche Vorgehensweise bietet sich an, wenn im Fall permanenter
Lastwechsel durch ständigen Übergang
zwischen Druckerhöhung
und Druckabsenkung ein zwischen dem Federsystem und der Pumpe vorgesehener
Versorgungsspeicher komplett entleert wird, und die Pumpe allein
nicht zur Bereitstellung des Volumenstromes an fluidförmigem Medium
befähigt
ist, der zur Gewährleistung
der in rascher Folge geforderten Druckänderungen im Druckraum benötigt wird.
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Alternativ
zu dieser Vorgehensweise oder auch ergänzend kann dem Federsystem
jeweils eine Drehwinkelbegrenzung zugeordnet sein. Diese ist gemeinsam
mit dem Federsystem, insbesondere mit einem Zylinder dieses Federsystems,
an einem Übertragungselement
des Torsionsschwingungsdämpfers
vorgesehen, während
am jeweils anderen Übertragungselement
des Torsionsschwingungsdämpfers
ein mit der Drehwinkelbegrenzung zusammen wirkendes Ansteuerelement
für einen
im Zylinder verlagerbaren Steuerkolben angeordnet ist. Kommt es
nun zu großen
Drehwinkelauslenkungen zwischen den beiden Übertragungselementen, so wird
das Ansteuerelement relativ zu dem Zylinder in Umfangsrichtung ausgelenkt,
bis es an der Drehwinkelbegrenzung in Anlage kommt, und somit die
Relativauslenkung der beiden Übertragungselemente
beendet. Dieser Drehwinkelbegrenzung ist mit Vorzug eine Abdichtung
zugeordnet, um einen Austritt gas- und/oder fluidförmigen Mediums
an der Stelle relativer Bewegung zwischen den beiden Übertragungselementen
zu verhindern.
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Der
vorgenannte Versorgungsspeicher ist durch die Pumpe mit fluidförmigem Medium
befüllbar. Aufgrund
dieses Versorgungsspeichers besteht die Möglichkeit, durch Bereitstellung
eines erheblichen Volumenstromes sehr kurzfristig eine beträchtliche Druckerhöhung im
Druckraum zu bewirken. Für
eine ebenfalls kurzfristige und beträchtliche Druckabsenkung im
Druckraum kann zwischen demselben und der Pumpe ein Niederdruckspeicher
vorgesehen sein. Zwischen den besagten Speichern und dem Druckraum
sind vorteilhafterweise Stellglieder, wie Ventile, vorgesehen, deren
Durchflussweite zur Beeinflussung der Druckanhebung oder Druckabsenkung
mittels der Regelung des Druckkreises beeinflussbar ist.
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Trotz
des beim erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer bezüglich seiner
Wirkung extrem großen
Federweges ist der tatsächliche
Bauraumbedarf des Federsystems ebenso wie dessen Massenträgheitsmoment
gering. Ungeachtet dieses ohnehin vorhandenen Vorteils kann der
Federweg ohne Verlust der vorgenannten Vorteile noch weiter vergrößert werden,
wenn ein den Speicherraum des Federsystems vergrößernder Zusatzspeicherraum vorgesehen
ist, der mit dem Speicherraum in Druckverbindung steht. Entsprechend
gering kann die an das jeweilige Drehmoment angepasste Federsteifigkeit
ausgelegt werden, so dass eine extreme Entkopplungsgüte erzielbar
ist.
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Die
Herstellung einer Druckverbindung zwischen einem zumindest im wesentlichen
ortsfesten Druckkreisanteil eines Druckkreises und dem den Drehbewegungen
der Übertragungselemente
um eine gemeinsame Drehachse nachgeführten Federsystem erfolgt vorteilhafterweise
mittels zumindest einer Drehdurchführung. Diese verfügt vorteilhafterweise über ein
Druckleitelement, das entweder dem Antrieb oder aber dem Abtrieb
zugeordnet sein kann.
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Bei
Zuordnung des externen Druckkreisanteils zum Abtrieb sind mindestens
zwei Drehdurchführungen
notwendig, und zwar eine erste zwischen dem Druckkreisanteil und
dem Abtrieb, und eine zweite zwischen dem letztgenannten und dem
entsprechenden Übertragungselement,
vorzugsweise also dem antriebsseitigen Übertragungselement. Zur Weiterleitung
des fluidförmigen
Mediums in das Federsystem kann eine dem antriebsseitigen Übertragungselement
zugeordnete Zuleitung dienen.
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Das
Federsystem ist mit einem die Federwirkung zulassenden Speicherraum
für gasförmiges Medium
ausgebildet, weshalb nachfolgend kurz von einer „Gasfeder" gesprochen wird. Obwohl eine Gasfeder
einen Grunddruck benötigt,
und somit über
eine systembedingte Mindestvorspannung verfügen muss, kann dennoch eine
Kennung erzeugt werden, die einer vorspannungsfreien Feder entspricht,
wenn jeweils zwei Gasfedern einander entgegenwirkend angeordnet
sind. Aufgrund dieser Maßnahme
kann nicht nur bereits auf kleinste Momentenänderungen reagiert werden,
sondern darüber
hinaus ist der Torsionsschwingungsdämpfer sowohl für Zugbetrieb
als auch für
Schubbetrieb gleichermassen geeignet.
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Es
kann vorteilhaft sein, jeden Zylinder des jeweiligen Federsystems
sowohl für
Zugbetrieb als auch für
Schubbetrieb auszubilden. Hierzu werden beispielsweise, ausgehend
vom Mittenbereich des Zylinders, spiegelbildlich die einzelnen Bauteile
des Zylinderraumes, wie Steuerkolben, Dichtkammern und Zusatztrennkolben,
angeordnet und mittels einer gemeinsamen Steuerkammer voneinander
getrennt. Ebenfalls gemeinsam können
die Bauteile der beiden Zylinderhälften einen Druckraum sowie
zwischen demselben und dem Speicherraum vorgesehene Trennkolben,
gegebenenfalls auch ein dem Speicherraum zugeordneter Zusatzspeicherraum
sein. Mit Vorzug sind hierbei die einzelnen Bauteile der beiden
Zylinderhälften
massearm ausgebildet, um einerseits bei eingeleiteten Torsionsschwingungen
und andererseits bei raschen Änderungen
des zu übertragenden
Drehmomentes trägheitsarm
reagieren zu können,
und um andererseits auch die Trägheit
der gesamten Zylinderaufnahme zu begrenzen. Vorteilhafterweise sind
hierzu die Steuerkolben dünnwandig
ausgebildet.
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Das
Federsystem kann mit dem antriebsseitigen Übertragungselement und/oder
dem abtriebsseitigen Übertragungselement
in Wirkverbindung stehen. Mit Vorzug wird hierbei sowohl der mit
gasförmigem
Medium befüllte
Zylinderraum des jeweiligen Zylinders als auch der mit fluidförmigem Medium
befüllte
Druckraum zumindest im wesentlichen im antriebsseitigen Übertragungselement
angeordnet sein, eine den Druck im Druckraum einstellende Druckvorgabeeinrichtung
dagegen im wesentlichen im abtriebsseitigen Übertragungselement.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Druckvorgabeeinrichtung kann diese
durch einen Fluidverdränger
gebildet werden, der in einem als Druckraum dienenden Fluidaufnehmer
verlagerbar, beispielsweise relativ drehbar oder aber in Umfangsrichtung
verschiebbar, angeordnet ist, oder aber durch Druckänderung
an einem dem Druckraum zugeordneten Druckraumanschluss.
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Da
das Federsystem über
zumindest einen mit fluidförmigem
Medium befüllten
Druckraum und über
zumindest einen mit gasförmigem
Medium befüllten
Speicherraum verfügt,
sind diese Räume
jeweils durch Trennkolben, gegebenenfalls auch durch Zusatztrennkolben,
voneinander isoliert. Das viskose Medium des jeweiligen Druckraumes
sorgt außer
für den
Druckaufbau auch für
eine Schmierung einer dem Trennkolben oder dem Zusatztrennkolben
eventuell zugeordneten Abdichtung. Die Schmierung der Abichtung
hat im wesentlichen den Sinn, das "Losbrechmoment" der Dichtung, also dasjenige Moment, ab
welchem der Trennkolben nicht mehr reibungsbedingt über die
Dichtung an der zugeordneten Raumwandung anhaftet, sondern sich
von derselben löst, zu
minimieren. Dadurch kann der Trennkolben bereits bei kleinsten Lastwechseländerungen
weich ausgelenkt werden.
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Es
kann zweckmäßig sein,
axial zwischen den Übertragungselementen
des Torsionsschwingungsdämpfers
einen Axialenergiespeicher vorzusehen, beispielsweise zwischen einem
Ansteuerelemententräger,
welcher über
Ansteuerelemente für das
zugeordnete Federsystem verfügt,
und einer abtriebsseitigen Schwungmasse. Hierdurch werden der Ansteuerelemententräger und
damit die Ansteuerelemente in Richtung zur Seite des Antriebs vorgespannt,
was bei Aufnahme einer federbelasteten Reibungskupplung durch die
abtriebsseitige Schwungmasse von Vorteil sein kann.
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Gemäß einer
anderen Ausführung
der Erfindung kann es vorteilhaft sein, die Zylinder des Federsystems
in Umfangsrichtung verlagerbar in einer Tragvorrichtung aufzunehmen,
die über
eine Relativdrehbarkeit gegenüber
beiden Übertragungselementen
verfügt
und gegenüber
den Übertragungselementen
zentriert ist. Die Tragvorrichtung weist Durchgriffe für die Ansteuerelemente
zumindest eines Übertragungselementes,
vorzugsweise hierbei des antriebsseitigen Übertragungselementes, auf.
Bei einer derartigen Aufnahme der Zylinder ergibt sich die Möglichkeit,
mit nur einem Steuerkolben beide möglichen Drehrichtungen, also
bei Zugbetrieb und bei Schubbetrieb, zu realisieren, indem der gesamte
Zylinder anstelle eines ansonsten im Zylinder angeordneten zusätzlichen
Steuerkolbens in Umfangsrichtung verlagerbar ist. Zu diesem Zweck
ist jeder Zylinder mit einem Zentriersegment ausgebildet, über das er
zwar radial und axial in der Tragvorrichtung positioniert ist, in
Umfangsrichtung aber eine Relativverlagerung gegenüber dem
Zentriersegment auszuführen
vermag. Federbewegungen sind bei dieser Konstruktion entweder durch
Verlagerung des Steuerkolbens gegenüber dem den Steuerkolben umgreifenden
Zylinder mittels eines Ansteuerelementes eines Übertragungselementes oder aber
durch Verlagerung des Zylinders gegenüber dem Steuerkolben mittels
eines Ansteuerelementes des jeweils anderen Übertragungselementes möglich. Insgesamt
kann mit dieser Ausführung
außer
dem besagten zweiten Steuerkolben auch die demselben zugeordnete Dichtkammer
sowie der ebenfalls dem zweiten Steuerkolben zugeordnete Trennkolben
beaufschlagt werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführung
der Erfindung verfügt
der Hauptdruckraumanteil des Druckraumes an seinen umfangsseitigen
Enden über
jeweils einen Steuerkolben, und ist mittels zumindest einer Druckraumpassage
mit dem Zusatzdruckraumanteil des Druckraumes verbunden, der über eine Dichtkammer
und einen Trennkolben mit dem Speicherraum in Wirkverbindung steht.
Hierbei sind die vom Druckleitelement über die zweite Drehdurchführung in
den Hauptdruckraumanteil führenden
Fluidleitungen jeweils im Erstreckungsbereich zumindest eines der
Steuerkolben mittels Druckraumanschlüssen bewegungsgesichert aufgenommen.
Bei dieser Ausführung
ist die Druckvorgabeeinrichtung ausschließlich hydraulisch wirksam,
so dass ein im Speicherraum ohnehin vorhandener Trennkolben komplett
die Komprimierung des im Speicherraum enthaltenen viskosen Mediums übernimmt.
Somit kann auf einen weiteren Trennkolben im Speicherraum verzichtet
werden.
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Die
Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
beschrieben. Es zeigt:
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1 Einen
Torsionsschwingungsdämpfer mit
einem hydropneumatischen Federsystem, bei welchem eine Druckvorgabeeinrichtung
durch einen Fluidverdränger
gebildet ist, in Explosionsdarstellung;
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2 eine
Ansicht des Torsionsschwingungsdämpfers
mit Blickrichtung A in 1;
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3 eine
Ansicht des Torsionsschwingungsdämpfers
mit Blickrichtung B in 2;
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4 eine
Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie
IV-IV in 2;
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5 eine
Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie
V-V in 3;
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6 eine
Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie
VI-VI in 2;
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7 eine
Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie
VII-VII in 3;
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8 einen
schematisch dargestellten Druckkreis zur Versorgung des Federsystems
mit fluidförmigem
Medium;
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9 ein
Kennliniendiagramm des Federsystems;
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10 eine
andere Ausführung
des Torsionsschwingungsdämpfers
sowie des Federsystems in Explosionsdarstellung;
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11 eine
Schnittdarstellung durch ein antriebsseitiges Übertragungselement des Torsionsschwingungsdämpfers aus
Blickrichtung A in 10;
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12 wie 11,
aber mit einer nochmals anderen Ausführung des Torsionsschwingungsdämpfers;
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13 Darstellung
des Torsionsschwingungsdämpfers
gemäß der Schnittlinie
XIII-XIII in 12;
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14 wie 11,
aber mit einer weiteren Ausführung
des Torsionsschwingungsdämpfers;
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15 Darstellung
des Torsionsschwingungsdämpfers
gemäß der Schnittlinie
XV-XV in 14;
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16 eine
Darstellung des Zuführungsweges
viskosen Mediums bei der Ausführung
des Torsionsschwingungsdämpfers
gemäß den 10 und 11,
gesehen aus Blickrichtung A in 10;
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17 Darstellung
des Torsionsschwingungsdämpfers
gemäß der Schnittlinie
XVII-XVII in 16.
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Die 1 bis 7 zeigen
einen Torsionsschwingungsdämpfer 2,
der, wie am besten aus 4 hervorgeht, an einem Antrieb 1,
mit Vorzug durch eine Kurbelwelle 3 einer Brennkraftmaschine gebildet,
mittels Verbindungselementen 4 befestigt ist. Die Verbindungselemente 4 durchgreifen
Ausnehmungen 5 eines Radialflansches 5, der zusammen
mit einem Umfangsring 42 und einem Abschlussdeckel 44 eine
Fluidaufnahmekammer 18 bildet, die einen Fluidverdränger 20 umschließt. Der Radialflansch 5 weist
darüber
hinaus im radial inneren Bereich eine Primärnabe 7 auf, die über eine
Lagerung 54 den Fluidverdränger 20 über eine
Sekundärnabe 8 desselben
zentriert und axial positioniert.
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An
der Fluidaufnahmekammer 18 ist, dieselbe radial umschließend, eine
Zylinderaufnahme 15 befestigt, die von einem Zahnkranz 9 umgriffen
ist und zur Aufnahme hydropneumatischer Federsysteme 14 in
Form von Zylindern 12 (5) mit jeweils
im Querschnitt kreisförmigen
Zylinderräumen 13 (6)
dient. Bei der in 5 gezeigten Ausführung des
Torsionsschwingungsdämpfers 2 sind
vier dieser Zylinder 12 entlang des Umfanges vorgesehen,
von denen jeweis zwei entgegengesetzt zu einander wirken, so dass
jeweils ein Zylinder 12 in einer ersten Auslenkrichtung
für Zugbetrieb
und jeweils der andere Zylinder 12 in einer zweiten Auslenkrichtung
für Schubbetrieb
vorgesehen ist. Die gleiche Situation gilt für die beiden übrigen Zylinder 12.
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Jedes
Federsystem 14 ist aus einem mit gasförmigem Medium, wie beispielsweise
Luft, befüllten Speicherraum 32,
einem mit fluidförmigem
Medium, wie beispielsweise Hydraulikflüssigkeit, befüllten Druckraumanteil 29 eines
Druckraumes 27 und einem dank einer Abdichtung 22 die
beiden Räume 27, 32 voneinander
isolierenden Trennkolben 30 gebildet, der bezüglich seiner
Geometrie zumindest im Wesentlichen an die Querschnittsform der
Zylinderräume 13 angepasst
ist. Es bleibt nachzutragen, dass der jeweilige Speicherraum 32 über je einen Speicherraumanschluss 33 zum
Auffüllen
oder zur Entnahme gasförmigen
Mediums verfügt,
und je zwei einander entgegen wirkende Speicherräume 32 durch eine
ortsfeste Trennwand 36 voneinander isoliert sind.
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Der
Druckraumanteil
29 steht über je eine Speicherraumpassage
35 in
Verbindung mit einem Druckraumanteil
28 des Druckraumes
27.
Der Druckraumanteil
28 erstreckt sich in Radialrichtung
zwischen dem Umfangsring
42 der Fluidaufnahmekammer
18 und
einem Aufnahmering
46 des Fluidverdrängers
20. In Umfangsrichtung
erstreckt sich der Druckraumanteil
28 zwischen je einem
Fluidverdrängungselement
23,
das am Aufnahmering
46 vorgesehen ist und sich in Richtung
zum Umfangsring
42 erstreckt, und einem Fluidsteuerelement
24,
das am Umfangsring
42 vorgesehen ist und sich in Richtung zum
Aufnahmering
46 erstreckt. Der Druckraumanteil
28 dient
als Hauptdruckraumanteil und der Druckraumanteil
29 als
Zusatzdruckraumanteil des Druckraumes
27. Bevor im Einzelnen
auf die Versorgung des Druckraums
27 mit viskosem Medium
eingegangen wird, soll darauf hingewiesen werden, dass der Fluidaufnehmer
20 zur
drehfesten Anbindung einer abtriebsseitigen Schwungmasse
56 dient,
die über eine
Reibfläche
57 verfügt, an welcher
in bekannter und somit nicht dargestellter Weise eine Kupplungsscheibe
einer Reibungskupplung in Anlage bringbar ist. Auf diese Weise kann,
in eingerücktem
Zustand der Reibungskupplung, eine Drehmomentübertragung zwischen dem Antrieb
1 und
dem Abtrieb
86 erfolgen, oder aber, in ausgerücktem Zustand
der Reibungskupplung, unterbrochen werden. Eine derartige Reibungskupplung
in Verbindung mit einer abtriebsseitigen Schwungmasse ist beispielsweise
aus der
DE 10
2004 012 425 A1 bekannt, so dass diese Veröffentlichung
diesbezüglich
als inhaltlich integriert betrachtet werden soll. Durch den Antrieb
1 soll
in Verbindung mit der Fluidaufnahmekammer
18 und dem Zylinderaufnahme
14 inklusive
des Zahnkranzes
9 ein antriebsseitiges Übertragungselement
88 des
Torsionsschwingungsdämpfers
2 gebildet
werden, durch den Fluidverdränger
18 in
Verbindung mit der abtriebsseitigen Schwungmasse
56, der
nicht gezeigten Reibungskupplung, der zweiten Drehdurchführung
104 und
dem Abtrieb
86 dagegen ein abtriebsseitiges Übertragungselement
92 des
Torsionsschwingungsdämpfers
2.
Beide Übertragungselemente
88,
92 sind
jeweils gegenüber
einer im wesentlichen gleichen Drehachse
99 zentriert.
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Die
zuvor gezeigte Anordnung des Zahnkranzes 9 am antriebsseitigen Übertragungselement 88 ist
aus folgendem Grund vorteilhaft: Beim Startvorgang wird das antriebsseitige Übertragungselement 88 ausgelenkt,
das abtriebsseitige Übertragungselement 92 wirkt
dagegen feststehend. Hierdurch wird ein Nachpumpen fluidförmigen Mediums aus
dem Versorgungsspeicher 136 ausgelöst, wodurch sich die Vorspannung
in den Federsystemen 14 erhöht. Die Vorspannung ist derart
gerichtet, dass der Startvorgang durch die Federsysteme 14 unterstützt wird.
Sofern dieser Effekt nicht gewünscht
ist, kann der Zahnkranz 9 alternativ aber auch am abtriebsseitigen Übertragungselement 92 vorgesehen sein.
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Der
Druckraum 27, und insbesondere hierbei der Hauptdruckraumanteil 28,
ist über
eine Zuleitung 34 mit Fluidleitungen 38 und 39 (6 und 7)
an je einen in einem Druckkreisbauteil 109 vorgesehenen
Radialdurchgang 112 angeschlossen, der mit als integrierte
Druckleitung 108 dienenden Stömungskanälen 50, 51 (4)
eines als Druckleitelement 85 dienenden Abtriebes 86 in
Form einer Getriebeeingangswelle 84 in Druckverbindung
steht. Die Strömungskanäle 50, 51 stehen
anderenends über
je einen Radialdurchgang 106 eines Druckkreisbauteiles 101 in
Druckverbindung mit einer Zuleitung 100, gebildet durch
Fluidleitungen 102 und 103. Das abtriebsseitige
Druckkreisbauteil 101 wirkt zusammen mit dem Abtrieb 86 als
erste Drehdurchführung 98, während das
antriebsseitige Druckkreisbauteil 109 zusammen mit dem
Abtrieb als zweite Drehdurchführung 114 dient.
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Der
Torsionsschwingungsdämpfer 2 wirkt über die
erste Drehdurchführung 98 mit
einem in 8 lediglich schematisch dargestellten
Druckkreisanteil 121 eines Druckkreises 120 zusammen. Zustromseitig
ist hierbei die Fluidleitung 102 über ein Stellglied 142,
die Fluidleitung 103 dagegen über ein Stellglied 143 an
ein Stellglied 144 angeschlossen, das seinerseits über einen
Versorgungsspeicher 136, in welchem ein vorbestimmter Überdruck
aufgebaut werden kann, an einen Druckausgang D einer Pumpe 138,
verbunden mit einem Pumpenantrieb 139 in Form eines Elektromotors,
angeschlossen ist. Ein erster Sauganschluss S1 der Pumpe 138 ist
mit einer Druckquelle 152 und ein zweiter Sauganschluss
S2 mit einem Stellglied 145 verbunden. Das Stellglied 145 ist
entweder über
ein Stellglied 146 mit der Fluidleitung 102 oder über ein
Stellglied 147 mit der Fluidleitung 103 verbunden.
Alternativ können
die Stellglieder 146 und 147 aber auch mittels
eines Stellgliedes 148 an einen Niederdruckspeicher 132 angeschlossen
sein, der über
ein Stellglied 149 mit dem zweiten Sauganschluss S2 der
Pumpe 138 verbunden ist. Sämtliche Stellglieder 142 bis 149 sowie
der Pumpenantrieb 139 und ein Sensor 150, der
am Fluidverdränger 20 zur
Anzeige von dessen Relativauslenkstellung in Bezug zur Fluidaufnahmekammer 20 befestigt
ist, sind an einer Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 129,
nachfolgend kurz als Regelung 129 bezeichnet, angeschlossen.
Während
die Regelung 129 vom Sensor 150 Signale aufnimmt, bestimmt
sie durch Signalausgaben die Betriebsweise des Pumpenantriebes 139 sowie
die Schaltpositionen von Elektromagneten der Stellglieder 142 bis 149.
Hierbei wird durch die Stellglieder 142 und 144 eine
erste Stellgliedgruppe 122, durch die Stellglieder 143 und 144 eine
zweite Stellgliedgruppe 123, durch die Stellglieder 145 und 146 eine
dritte Stellgliedgruppe 124 und durch die Stellglieder 145 und 147 eine
vierte Stellgliedgruppe 124 gebildet.
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung der Funktionsweise des Gasfedersystems 14 in
Verbindung mit dem Druckkreis 120 wird für die einem
Zugbetrieb zugeordneten Bauteile des Gasfedersystems 14 der
Index „a" zur jeweiligen Bezugsziffer
ergänzt, für die einem
Schubbetrieb zugeordneten Bauteile des Gasfedersystems 14 dagegen
der Index „b". In gleicher Weise
sind die Bauteile des Gasfedersystems 14 in 8 bezeichnet,
wobei das Gasfedersystem 14 in dieser Figur lediglich schematisch
dargestellt ist.
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Bei
Zugbetrieb wird das antriebsseitige Übertragungselement 88 und
damit die Fluidaufnahmekammer 18 in einer Richtung ausgelenkt,
in welcher auf den Fluidverdränger 20 eine
Kraft einwirkt, die in 8 durch einen Pfeil mit der
Bezeichnung Z angegeben ist. Hierdurch wird das im Druckraum 27a enthaltene
viskose Medium in Richtung zum Speicherraum 32a verlagert,
und verschiebt dabei den Trennkolben 30a in Richtung zur
Trennwand 36. Das im Speicherraum 32a enthaltene
gasförmige
Medium wird hierdurch verdichtet, das eingeleitete Drehmoment abgefedert.
Umgekehrt wird bei Schubbetrieb das abtriebsseitige Übertragungselement 92 und
damit der Fluidverdränger 20 in
einer Richtung ausgelenkt, in welcher auf den Fluidverdränger 20 eine Kraft
einwirkt, die in 8 durch einen Pfeil mit der Bezeichnung
S angegeben ist. Hierdurch wird das im Druckraum 27b enthaltene
viskose Medium in Richtung zum Speicherraum 32b verlagert,
und verschiebt dabei den Trennkolben 30b in Richtung zur Trennwand 36.
Das im Speicherraum 32b enthaltene gasförmige Medium wird hierdurch
verdichtet, das eingeleitete Drehmoment abgefedert.
-
Zur
Druckerhöhung
im Druckraum 27a werden die Stellglieder 142 und 144 der
ersten Stellgliedgruppe 122 durch die Regelung 129 auf
Durchlass gestellt, so dass im Versorgungsspeicher 136 angesammeltes
viskoses Medium in den Druckraum 27a geleitet wird, und
hierdurch den Trennkolben 30a in Richtung zur Trennwand 36 verlagert.
Hierdurch steigt der Druck auch im Speicherraum 32a, so
dass sich der Effekt einer höheren
Federsteifigkeit ergibt. In dieser Phase sind die Stellglieder 145 und 146 der dritten
Stellgliedgruppe 124 in ihre Sperrposition gestellt, in
welcher ein Durchlass viskosen Mediums verhindert ist. Bereits während dieses
Vorganges kann die Pumpe 138 durch Aufnahme frischen viskosen
Mediums über
ihren ersten Sauganschluss S1 aus der Druckquelle 152 eine
Wiederbefüllung
des Versorgungsspeichers 136 sicher stellen.
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Für eine Druckabsenkung
im Druckraum 27a werden dagegen die Stellglieder 142 und 144 der ersten
Stellgliedgruppe 122 in ihre Sperrstellung bewegt, die
Stellglieder 145 und 146 der dritten Stellgliedgruppe 124 dagegen
auf Durchlass gestellt. Auf diese Weise kann viskoses Medium aus
dem Druckraum 27a über
die dritte Stellgliedgruppe 124 und den zweiten Sauganschluss
S2 abgesaugt werden, um durch die Pumpe 138 dem Versorgungsspeicher 136 und/oder
der Druckquelle 152 zugeleitet zu werden. Alternativ kann
allerdings das viskose Medium auch über die Stellglieder 146 und 148 in
den Niederdruckspeicher 132 und von dort über das
Stellglied 149 dem zweiten Sauganschluss S2 der Pumpe 138 zugeleitet
werden, wo es abgesaugt wird. Durch den Niederdruckspeicher 132 kann
das Absaugen des viskosen Mediums aus dem Druckraum 27a beschleunigt
werden. Durch diese Maßnahme
wird der Druck im Speicherraum 32a abgesenkt, so dass sich der
Effekt einer geringeren Federsteifigkeit ergibt.
-
Zur
Druckerhöhung
im Druckraum 27b werden die Stellglieder 143 und 144 der
zweiten Stellgliedgruppe 123 durch die Regelung 129 auf
Durchlass gestellt, so dass im Versorgungsspeicher 136 angesammeltes
viskoses Medium in den Druckraum 27b geleitet wird, und
hierdurch den Trennkolben 30b in Richtung zur Trennwand 36 verlagert.
Hierdurch steigt der Druck auch im Speicherraum 32b, so dass
sich der Effekt einer höheren
Federsteifigkeit ergibt. In dieser Phase sind die Stellglieder 145 und 147 der
vierten Stellgliedgruppe 125 in ihre Sperrposition gestellt,
in welcher ein Durchlass viskosen Mediums verhindert ist. Bereits
während
dieses Vorganges kann die Pumpe 138 durch Aufnahme frischen viskosen
Mediums über
ihren ersten Sauganschluss S1 aus der Druckquelle 152 eine
Wiederbefüllung des
Versorgungsspeichers 136 sicher stellen.
-
Für eine Druckabsenkung
im Druckraum 27b werden dagegen die Stellglieder 143 und 145 der zweiten
Stellgliedgruppe 123 in ihre Sperrstellung bewegt, die
Stellglieder 145 und 147 der vierten Stellgliedgruppe 125 dagegen
auf Durchlass gestellt. Auf diese Weise kann viskoses Medium aus
dem Druckraum 27b über
die vierte Stellgliedgruppe 125 und den zweiten Sauganschluss
S2 abgesaugt werden, um durch die Pumpe 138 dem Versorgungsspeicher 136 und/oder
der Druckquelle 152 zugeleitet zu werden. Alternativ kann
allerdings das viskose Medium auch über die Stellglieder 146 und 148 in
den Niederdruckspeicher 132 und von dort über das
Stellglied 149 dem zweiten Sauganschluss S2 der Pumpe 138 zugeleitet
werden, wo es abgesaugt wird. Durch den Niederdruckspeicher 132 kann
das Absaugen des viskosen Mediums aus dem Druckraum 27b über die vierte
Stellgliedgruppe 125 beschleunigt werden. Durch diese Maßnahme wird
der Druck im Speicherraum 32b abgesenkt, so dass sich der
Effekt einer geringeren Federsteifigkeit ergibt.
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Über eine
der Fluidleitungen 102 oder 103 der Zuleitung 100 des
Druckkreises 120 eingeleitetes fluidförmiges Medium wird nach Durchströmung der ersten
Drehdurchführung 98 (4)
in den Strömungskanälen 50, 51 der
integrierten Druckleitung 108 des Abtriebs 86 zur
zweiten Drehdurchführung 114 weitergeleitet,
um von dieser über
die Fluidleitungen 38, 39 (7) der Zuleitung 34 in
das Federsystem 14 zu gelangen. Je höher hierbei der Druck infolge
des eingeleiteten fluidförmigen
Mediums im Druckraum 27 ansteigt, umso mehr erhöht sich
durch Verlagerung des Trennkolbens 30 (5)
in Richtung zur Trennwand 36 auch der Druck des gasförmigen Mediums
im Speicherraum 32 des Federsystems 14 und damit
auch die Momentenübertragbarkeit
dieses Federsystems 14. Auf diese Weise wird eine Anpassung
der in 9 dargestellten jeweiligen Kennlinie des Federsystems 14 an
die zugeordnete Momentengröße des zu übertragenden
Drehmomentes vorgenommen. Bedingt durch diese Anpassung ist jeweils
die dem gerade vorliegenden Lastzustand optimal zugeordnete Kennlinie
realisiert, so dass jeweils praktisch der gesamte Federweg, welchen
das Federsystem 14 bei dieser Kennlinie zu bieten vermag,
für die
Dämpfung
eventueller lastwechselbedingter Torsionsschwingungen zur Verfügung steht. Selbstverständlich kann
eine weitere Belastungszunahme durch noch höheren Druck im Druckraum 27 und
daher im Speicherraum 32 und somit die Realisierung einer
nochmals höheren
Kennlinie ausgeglichen werden, eine Belastungsabnahme dagegen durch
eine Druckabsenkung im Druckraum 27 und daher im Speicherraum 32,
was zur Realisierung einer niedrigeren Kennlinie führt. Es
bleibt zu ergänzen,
dass die 9 die Kennlinien in Abhängigkeit vom
jeweiligen Drehmoment M, bezogen auf den durch das Federsystem 14 bereitgestellten
Auslenkwinkel ϕ, darstellt. Der Übergang zwischen den einzelnen
Kennlinien kann durch vorbestimmbar große Stufen oder aber zumindest
im wesentlichen kontinuierlich erfolgen.
-
Die 10 und 11 sowie 16 und 17 zeigen
eine andere Ausführung
des Torsionsschwingungsdämpfers 2.
Auch bei dieser Ausführung
ist der Torsionsschwingungsdämpfer 2,
wie am besten aus 10 hervorgeht, am Antrieb 1,
mit Vorzug durch eine Kurbelwelle 3 einer Brennkraftmaschine
gebildet, mittels Verbindungselementen 4 befestigt. Die
Verbindungselemente 4 durchgreifen den Radialflansch 5,
der zusammen mit einem Axialansatz 21 und einem Deckelement 73 einen
Aufnahmeraum 80 für
die Federsysteme 14 bildet. Der Radialflansch 5 weist
im radial inneren Bereich die Primärnabe 7 auf, die über eine
Lagerung 54 den Ansteuerelemententräger 58 über eine
Sekundärnabe 8 desselben
zentriert und axial positioniert.
-
Vom
Aufnahmeraum 80 umschlossen ist eine mit dem Radialflansch 5 drehfeste
Zylinderaufnahme 15, die zur Aufnahme zweier Federsysteme 14 über eine
radial äußere, im
wesentlichen ringförmige
Aufnahmeschale 62 und eine radial innere, ebenfalls im
wesentlichen ringförmige
Zusatzaufnahmeschale 70 verfügt. Wie 11 im
einzelnen zeigt, weist jedes Federsystem 14 einen Zylinder 12 auf, der über einen
Zylinderraum 13 mit im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt
(17) verfügt.
In dem Zylinderraum 13 sind, wie 11 am
deutlichsten zeigt, jeweils in Umfangsrichtung endseitig, Steuerkolben 17 in
Umfangsrichtung verlagerbar angeordnet, die jeweils aus einem Hohlrohr 78 bestehen,
das an seinem einem Speicherraum 32 zugewandten Ende mit
einem Kolbenstempel 25 versehen ist, wobei dieses Hohlrohr 78 mit
einer vorbestimmten Krümmung
um die Drehachse 99 des Torsionsschwingungsdämpfers 2 ausgebildet
ist. Aufgrund dieser Krümmung
ist der jeweilige Steuerkolben 17 in Umfangsrichtung in
dem mit gleicher Krümmung
ausgebildeten Zylinderraum 13 in Umfangsrichtung verlagerbar,
sobald mittels am Radialflansch 5 vorgesehener antriebsseitiger
Ansteuerelemente 37 eine Umfangsbeaufschlagung des jeweiligen
Steuerkolbens 17 erfolgt. Hierzu ragen die antriebsseitigen
Ansteuerelemente 37 über
erste Durchgriffsöffnungen 64 in
die Aufnahmeschale 62. Die Beaufschlagung der Steuerkolben 17 durch
die antriebsseitigen Ansteuerelemente 37 erfolgt an der
vom Kolbenstempel 25 abgewandten Seite des jeweiligen Steuerkolbens 17.
-
In
der Aufnahmeschale 62 sind, mit Radialversatz gegenüber den
ersten Durchgriffsöffnungen 64,
zweite Durchgriffsöffnungen 66 vorgesehen,
die in Umfangsrichtung eine andere Erstreckungsweite, im vorliegenden
Fall eine größere Erstreckungsweite,
gegenüber
den ersten Durchgriffsöffnungen 64 aufweisen.
Somit liegen auch die jeweiligen umfangsseitigen Enden 153, 154 der
beiden Durchgriffsöffnungen 64, 66 in
unterschiedlichen Umfangsbereichen der Aufnahmeschale 62.
Die zweiten Durchgriffsöffnungen 66 sind
von abtriebsseitigen Ansteuerelementen 49 durchgriffen,
wobei die letztgenannten an dem Ansteuerelemententräger 58 vorgesehen sind.
Aufgrund des jeweils vorgegebenen Umfangsspiels zwischen dem jeweiligen
Ansteuerelement 37, 49 und den umfangsseitigen
Enden 153, 154 der jeweils zugeordneten Durchgriffsöffnung 64, 66 sind die
Relativdrehauslenkungen zwischen der antriebsseitigen Zylinderaufnahme 15 und
damit des antriebsseitigen Übertragungselementes 88 gegenüber dem
abtriebsseitigen Ansteuerelemententräger 58 und damit dem
abtriebsseitigen Übertragungselement 92 vorgegeben,
so dass die umfangsseitigen Enden 154, 154 der
Durchgriffsöffnungen 64, 66 als Anschläge zwischen
den Übertragungselementen 88, 92 wirksam
sind.
-
Benachbart
zum Kolbenstempel 25 des jeweiligen Steuerkolbens 17 schließt sich
je eine mit viskosem Medium befüllte
Dichtkammer 61 und je ein Zusatztrennkolben 48 an,
dessen von der Dichtkammer 61 abgewandte Seite an einen
für beide
Steuerkolben 17 gemeinsamen Hauptspeicherraumanteil 59 eines
Speicherraumes 32 angrenzt. Dieser Hauptspeicherraumanteil 59 ist
mittels einer Steuerraumpassage 35 mit einem Zusatzspeicherraumanteil 60 verbunden,
der gemeinsam mit einem Trennkolben 30 und einem Druckraum 27 in
der Zusatzaufnahmeschale 70 enthalten ist. Der Trennkolben 30 dient
dabei, wie bereits beschrieben, zur Isolation des mit viskosem Medium
befüllten
Druckraumes 27 gegenüber dem
mit gasförmigem
Medium befüllten
Speicherraum 32. Die gleiche Aufgabe kommt auch dem Zusatztrennkolben 48 zu.
Die Dichtkammer 62 liefert hierbei das die Abdichtung des
Speicherraums 32 gegenüber
der Umgebung des Torsionsschwingungsdämpfers 2 unterstützende viskose
Medium, das zudem als Schmiermittel für den Zusatztrennkolben 48,
insbesondere aber auch für
den jeweiligen Steuerkolben 17 zur Verfügung steht.
-
Wie 16 und 17 im
Einzelnen zeigen, ist an einen Druckraum 27 der Zylinderaufnahme 15 eine
Fluidleitung 38 und an den anderen Druckraum 27 der
Zylinderaufnahme 15 eine Fluidleitung 39 angeschlossen.
Diese beiden Fluidleitungen 38, 39 dienen als
Zuleitung 34, und sind mit ihren vom Druckraum 27 abgewandten
Enden an das als Verteiler für das
fluidförmige
Medium dienende zweite Druckkreis-Bauteil 109 angeschlossen.
Dieses weist Radialdurchgänge 112 auf,
welche zu einer im Druckleitelement 85 verlaufenden integrierten
Druckleitung 108 führen,
wobei das Druckleitelement 85 hier durch den Abtrieb 86 gebildet
ist. Während
durch das zweite Druckkreisbauteil 109 in Verbindung mit
dem Druckleitelement 85 eine zweite Drehdurchführung 114 gebildet
wird, ist die erste Drehdurchführung
hier nicht gezeigt, soll aber bezüglich räumlicher Anordnung gegenüber dem
Torsionsschwingungsdämpfer 2 sowie
bezüglich
der Verbindung mit dem externen Druckkreisanteil 121 des
Druckkreises 120 identisch zu der anhand von 4 und 8 behandelten
ersten Drehdurchführung 98 sein.
-
Bei
dieser Ausführung
des Federsystems 14 erfolgt die Beaufschlagung des einen
Steuerkolbens 17 jedes Zylinders 12 durch die
antriebsseitigen Ansteuerelemente 37 bei Zugbetrieb, des
jeweils anderen Steuerkolbens 17 dieses Zylinders 12 dagegen bei
Schubbetrieb.
-
Bei
Torsionsschwingungen im Zugbetrieb wird das antriebsseitige Übertragungselement 88 und
damit der entsprechende Steuerkolben 17, beispielsweise
der in 11 oben eingezeichnete Steuerkolben 17 des
rechts dargestellten Zylinders 12, durch die antriebsseitigen
Ansteuerelemente 37 tiefer in den Zylinderraum 13 geschoben,
und verdichtet dadurch das im Speicherraum 32 enthaltene
gasförmige
Medium, bis es zu einem Gleichgewicht zwischen dem eingeleiteten
Drehmoment und dem Druck im Speicherraum 32 kommt. Umgekehrt
wird bei Torsionsschwingungen im Schubbetrieb das abtriebsseitige Übertragungselement 92 und
damit der entsprechende Steuerkolben 17, jetzt also der
in 11 unten eingezeichnete Steuerkolben 17 des rechts
dargestellten Zylinders 12, durch die abtriebsseitigen
Ansteuerelemente 49 tiefer in den Zylinderraum 13 geschoben,
und verdichtet dadurch wiederum das im Speicherraum 32 enthaltene
gasförmige Medium,
bis es zu einem Gleichgewicht zwischen dem eingeleiteten Drehmoment
und dem Druck im Speicherraum 32 kommt.
-
Da
der in 11 linke Zylinder 12 der
Zylinderaufnahme 15 vergleichbar mit dem zuvor beschriebenen
Zylinder 12 wirksam ist, erscheint eine nochmalige Erläuterung
nicht erforderlich.
-
Zur
Druckerhöhung
im Druckraum 27 wird über
die nicht gezeigte erste Drehdurchführung sowie über die
zweite Drehdurchführung 114 viskoses Medium
in den Druckraum 27 zugeführt, zur Druckabsenkung jeweils
entnommen. Damit übernimmt
bei dieser Ausführung
des Torsionsschwingungsdämpfers 2 die
Zuleitung 34 in Verbindung mit dem in 8 gezeigten
Druckkreis 120 die Funktion der Druckvorgabeeinrichtung 127.
Durch Druckerhöhung
im Druckraum 27 und damit im Speicherraum 32 ergibt
sich der Effekt einer höheren
Federvorspannung sowie einer höheren
Federsteifigkeit, durch Druckabsenkung im Druckraum dagegen der
Effekt einer geringeren Federvorspannung sowie einer geringeren
Federsteifigkeit. Auf diese Weise wird eine Anpassung der in 9 dargestellten
jeweiligen Kennlinie des Federsystems 14 an die zugeordnete Momentengröße des zu übertragenden
Drehmomentes vorgenommen. Bedingt durch diese Anpassung ist jeweils
die dem gerade vorliegenden Lastzustand optimal zugeordnete Kennlinie
realisiert, so dass jeweils praktisch der gesamte Federweg, welchen
das Federsystem 14 bei dieser Kennlinie zu bieten vermag,
für die
Dämpfung
eventueller lastwechselbedingter Torsionsschwingungen zur Verfügung steht. Selbstverständlich kann
eine weitere Belastungszunahme durch noch höheren Druck im Druckraum 27 und
daher im Speicherraum 32 und somit die Realisierung einer
nochmals höheren
Kennlinie ausgeglichen werden, eine Belastungsabnahme dagegen durch
eine Druckabsenkung im Druckraum 27 und daher im Speicherraum 32,
was zur Realisierung einer niedrigeren Kennlinie führt. Auch
hier kann der Übergang
zwischen den einzelnen Kennlinien durch vorbestimmbar große Stufen
oder aber zumindest im wesentlichen kontinuierlich erfolgen.
-
In
den 12 und 13 ist
eine weitere Ausführung
des Torsionsschwingungsdämpfers 2 dargestellt.
Da gegenüber
der Ausführung
nach 10 und 11 pro
Zylinder 12 ein Steuerkolben 17 sowie der zugeordnete
Zusatztrennkolben 48 bei gleicher Funktionalität eingespart
ist, müssen
die Zylinder 12 gegenüber
der Kolbenaufnahme 15 und somit gegenüber dem diese Kolbenaufnahme 15 drehfest
haltenden Übertragungselement,
im vorliegenden Fall des antriebsseitigen Übertragungselementes 88,
relativ bewegbar sein. Zu diesem Zweck ist der jeweilige Zylinder 12 in
einer Tragvorrichtung 82 aufgenommen, die mittels einer
Lagerung 155 (13), im vorliegenden Fall mittels
einer Wälzlagerung,
auf einem mit dem Radialflansch 5 drehfesten Tragering 156 des
antriebsseitigen Übertragungselementes 88 zentriert
und axial positioniert, aber zu einer Relativdrehbewegung um die
Drehachse 99 befähigt
ist. Auch gegenüber
dem abtriebsseitigen Übertragungselement 92 besteht
Relativdrehbewegbarkeit, wobei das abtriebsseitige Übertragungselement 92 mittels
seiner Sekundärnabe 8 auf der
Primärnabe 7 des
antriebsseitigen Übertragungselementes 88 drehbar
angeordnet ist.
-
Sowohl
am Radialflansch 5 als auch an dem mit demselben drehfesten
Deckelement 73 sind jeweils Umbiegungen 157, 158 vorgesehen,
die als antriebsseitige Ansteuerelemente 37 dienen und
mit ihren freien Enden in Durchgriffe 93 der Tragvorrichtung 82 ragen,
um den benachbarten Steuerkolben 17 zu beaufschlagen, und
diesen, beispielsweise bei Zugbetrieb, tiefer in den Zylinderraum 13 hinein
zu verlagern. Für
Auslenkungen des Federsystems 14 in Gegendrehrichtung,
also bei Schubbetrieb, wird der gesamte Zylinder 12 verlagert,
und zwar über
das abtriebsseitige Ansteuerelement 49, das auf ein Zentriersegment 94 des
jeweiligen Zylinders 12 einwirkt. Die Eingriffssicherheit
des jeweiligen Ansteuerelementes 37, 49 wird verbessert,
wenn es mit je einer zugeordneten Nutung zusammenwirkt, wobei dem antriebsseitigen
Ansteuerelement 37 jeweils eine erste Nutung 95 und
dem abtriebsseitigen Ansteuerelement 45 jeweils eine zweite
Nutung 96 zugeordnet ist.
-
Die 14 und 15 zeigen
wieder eine Ausführung
des Torsionsschwingungsdämpfers 2, bei
welcher die Zylinderaufnahme 15 einen drehfesten Bestandteil
des antriebsseitigen Übertragungselementes 88 bildet.
Die Zylinderaufnahme 15 verfügt über eine Aufnahmeschale 62 sowie über eine
Zusatzaufnahmeschale 70, wobei beide Aufnahmeschalen 62 und 70 radial
zueinander vorgesehen sind. Während
die Zusatzaufnahmeschale 70 an den umfangsseitigen Enden
ihres Zylinderraumes 13 je einen Steuerkolben 17 aufnimmt,
und als Hauptdruckraumanteil 28 des Druckraumes 27 dient,
ist in der Aufnahmeschale 62 der Zusatzdruckraumanteil 29 des
Druckraumes 27 sowie ein Trennkolben 30 vorgesehen.
Bei dieser Ausführung
erfolgt also die Ansteuerung des Federsystems 14 ausschließlich hydraulisch,
und es ist jeder der beiden Zylinder 12 der Zylinderaufnahme 15 für lediglich
eine Drehrichtung, also für
Zug- oder Schubbetrieb, wirksam.
-
- 1
- Antrieb
- 2
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 3
- Kurbelwelle
- 4
- Verbindungselemente
- 5
- Radialflansch
- 6
- Ausnehmungen
- 7
- Primärnabe
- 8
- Sekundärnabe
- 9
- Zahnkranz
- 12
- Zylinder
- 13
- Zylinderraum
- 14
- Federsystem
- 15
- Zylinderaufnahme
- 17
- Steuerkolben
- 18
- Fluidaufnehmer
- 20
- Fluidverdränger
- 21
- Axialansatz
- 22
- Abdichtung
- 23
- Fluidverdrängungselement
- 24
- Fluidstauelement
- 25
- Kolbenstempel
- 27
- Druckraum
- 28
- Hauptdruckraumanteil
- 29
- Zusatzdruckraumanteil
- 30
- Trennkolben
- 31
- Dämpfungseinrichtung
- 32
- Speicherraum
- 33
- Speicherraumanschluss
- 34
- Zuleitung
- 35
- Speicherraumpassagen
- 36
- Trennwand
- 37
- antriebsseitiges
Ansteuerelement
- 38
- Fluidleitung
- 39
- Fluidleitung
- 42
- Umfangsring
- 44
- Abschlussdeckel
- 46
- Aufnahmering
- 48
- Zusatztrennkolben
- 49
- abtriebsseitiges
Ansteuerelement
- 50
- Strömungskanal
- 51
- Strömungskanal
- 54
- Lagerung
- 56
- abtriebsseitige
Schwungmasse
- 57
- Reibfläche
- 58
- Ansteuerelemententräger
- 59
- Hauptspeicherraumanteil
- 60
- Zusatzspeicherraumanteil
- 61
- Dichtkammer
- 62
- Aufnahmeschale
- 64
- erste
Durchgriffsöffnungen
- 66
- zweite
Durchgriffsöffnungen
- 68
- Druckraumpassage
- 70
- Zusatzaufnahmeschale
- 72
- Druckraumanschluss
- 73
- Deckelement
- 74
- Axialenergiespeicher
- 75
- Abstützfläche
- 76
- Drehwinkelbegrenzung
- 78
- Hohlrohr
- 80
- Aufnahmeraum
- 82
- Tragvorrichtung
- 84
- Getriebeeingangswelle
- 85
- Druckleitelement
- 86
- Abtrieb
- 88
- antriebsseitiges Übertragungselement
- 92
- abtriebsseitiges Übertragungselement
- 93
- Durchgriffe
- 94
- Zentriersegment
- 95
- erste
Nutung
- 96
- zweite
Nutung
- 98
- erste
Drehdurchführung
- 99
- Drehachse
- 100
- Zuleitung
- 101
- erstes
Druckkreis-Bauteil
- 102
- Fluidleitung
- 103
- Fluidleitung
- 106
- Radialdurchgang
- 108
- integrierte
Druckleitung
- 109
- zweites
Druckkreisbauteil
- 112
- Radialdurchgang
- 114
- zweite
Drehdurchführung
- 120
- Druckkreis
- 121
- externer
Druckkreisanteil
- 122
- erste
Stellgliedgruppe
- 123
- zweite
Stellgliedgruppe
- 124
- dritte
Stellgliedgruppe
- 125
- vierte
Stellgliedgruppe
- 127
- Druckvorgabeeinrichtung
- 129
- Steuerungs-
und/oder Regelungsvorrichtung
- 132
- Niederdruckspeicher
- 136
- Versorgungsspeicher
- 138
- Pumpe
- 139
- Pumpenantrieb
- 142,
143
- Stellglied
- 144,
145
- Stellglied
- 146,
147
- Stellglied
- 148,
149
- Stellglied
- 150
- Sensor
- 152
- Druckquelle
- 153
- umfangsseitiges
Ende
- 154
- umfangsseitiges
Ende
- 155
- Lagerung
- 156
- Trägheitsring
- 157
- Umbiegung
- 158
- Umbiegung