DE102006001916B4 - Torsionsschwingungsdämpfer - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere ein geteiltes Schwungrad, mit einer primären Schwungmasse, die drehfest mit der Antriebswelle einer Brennkraftmaschine verbindbar ist, und mit einer sekundären Schwungmasse, die gegen den Widerstand mindestens einer Energiespeichereinrichtung relativ zu der primären Schwungmasse verdrehbar ist.
- Derartige Torsionsschwingungsdämpfer sind beispielsweise bekannt aus der
DE 87 13 332 U1 und derDE 37 33 544 A1 und sind zum Beispiel zwischen den Antriebsmotor und das Getriebe eines Kraftfahrzeugs geschaltet. Im Betrieb des Kraftfahrzeugs können Ungleichförmigkeiten auftreten, welche die primäre Schwungmasse oder die sekundäre Schwungmasse zu Schwingungen anregen. - Aufgabe der Erfindung ist es, einen Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere ein geteiltes Schwungrad, mit einer primären Schwungmasse, die drehfest mit der Antriebswelle einer Brennkraftmaschine verbindbar ist, und mit einer sekundären Schwungmasse, die gegen den Widerstand mindestens einer Energiespeichereinrichtung relativ zu der primären Schwungmasse verdrehbar ist, zu schaffen, bei dem die Übertragung von Schwingungen von der primären Schwungmasse auf die sekundäre Schwungmasse, insbesondere beim Starten der Brennkraftmaschine, verhindert wird.
- Die Aufgabe ist bei einem Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere einem geteilten Schwungrad, mit einer primären Schwungmasse, die drehfest mit der Antriebswelle einer Brennkraftmaschine verbindbar ist, und mit einer sekundären Schwungmasse, die gegen den Widerstand mindestens einer Energiespeichereinrichtung relativ zu der primären Schwungmasse verdrehbar ist, dadurch gelöst, dass die primäre Schwungmasse über eine starre Kopplungseinrichtung, die mit einer Zugdämpfungseinrichtung zusammenwirkt, mit der sekundären Schwungmasse koppelbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer handelt es sich vorzugsweise um ein Zweimassenschwungrad. Die Erfindung ermöglicht ein Umschalten der Verdrehkennlinie des Zweimassenschwungrads in Abhängigkeit von der Drehzahl. Durch das Zweimassenschwungrad wird die Resonanzfrequenz des Antriebsstrangs zur Schwingungsisolation unterhalb die Leerlaufdrehzahl verschoben. Dabei wirkt sich nachteilig aus, dass der Antriebsstrang bei jedem Start und Stopp die Resonanzfrequenz durchläuft. Durch die starre Kopplung der primären Schwungmasse mit der sekundären Schwungmasse bei Start und Stopp können die resonanzbedingten Probleme reduziert werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass beim ”Einfangen” der beiden Schwungmassen sehr große Drehmomente auftreten, die im Dauerbetrieb zu einer Beschädigung der starren Kopplungseinrichtung führen können. Durch die erfindungsgemäße Kombination der starren Kopplungseinrichtung mit der Zugdämpfungseinrichtung können die beim Einfangen der beiden Schwungmassen auf die Kopplungseinrichtung wirkenden Kräfte reduziert werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer starren Kopplungseinrichtung eine Kopplungseinrichtung verstanden, die eine starre Kopplung zwischen einem ersten Teil, zum Beispiel der primären Schwungmasse, und einem zweiten Teil, zum Beispiel der Mitnehmereinrichtung, ermöglicht.
- Ein erfindungsgemäßer Torsionsschwingungsdämpfer ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Zugdämpfungseinrichtung eine Mitnehmereinrichtung umfasst, die gegen den Widerstand eines Zugdämpfungselements relativ zu der sekundären Schwungmasse bewegbar ist. Die Zugdämpfungseinrichtung ist mit Hilfe der Mitnehmereinrichtung zwischen die Kopplungseinrichtung und die sekundäre Schwungmasse geschaltet.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Torsionsschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmereinrichtung eine Mitnehmernase aufweist, an der in einem gekoppelten Zustand eine Klinke der Kopplungseinrichtung so in Eingriff kommt, dass die primäre Schwungmasse starr mit der Mitnehmereinrichtung verbunden wird. Vorzugsweise erstreckt sich die Mitnehmernase in, bezogen auf die Drehachse des Torsionsschwingungsdämpfers, in radialer Richtung nach außen.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Torsionsschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Klinke im gekoppelten Zustand zwischen der Mitnehmereinrichtung und der primären Schwungmasse eingeklemmt ist. Dadurch wird eine stabile drehfeste Verbindung zwischen der primären Schwungmasse und der Mitnehmereinrichtung geschaffen.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Torsionsschwingungsdämpfer ist dadurch gekennzeichnet, dass die Klinke zwei zueinander parallele Klemmflächen aufweist, die im gekoppelten Zustand jeweils an entsprechenden Gegenflächen anliegen, die an der Mitnehmereinrichtung und der primären Schwungmasse vorgesehen sind. Dadurch wird auch bei der Übertragung von großen Momenten zwischen den beiden Schwungmassen eine hohe Lebensdauer des Torsionsschwingungsdämpfers gewährleistet.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Torsionsschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen und die entsprechenden Gegenflächen in einem Winkel in der Größenordnung von 30 bis 80 Grad, beispielsweise von etwa 45 Grad zu einer Radialen geneigt sind. Die Radiale geht von der Drehachse des Torsionsschwingungsdämpfers aus. Der angegebene Winkel hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Torsionsschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Kopplungselement so an der primären Schwungmasse angebracht ist, dass die Klinke in den gekoppelten Zustand vorgespannt ist. Das Kopplungselement kann zum Beispiel mit Hilfe einer Schweißverbindung an der primären Schwungmasse befestigt sein. Das Kopplungselement kann aber auch einstückig mit der primären Schwungmasse ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn auch die Klinke einstückig mit dem Kopplungselement ausgebildet ist.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Torsionsschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Klinke unter Fliehkrafteinwirkung aus dem gekoppelten Zustand in einen entkoppelten Zustand bewegbar ist, in dem die sekundäre Schwungmasse gegen den Widerstand der Energiespeichereinrichtung relativ zu der primären Schwungmasse verdrehbar ist. Im entkoppelten Zustand entfaltet die Zugdämpfungseinrichtung keine Wirkung.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Torsionsschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Reibelement so an dem Kopplungselement angreift, dass die Klinke so lange im gekoppelten Zustand gehalten wird, bis ein vorgegebener Drehzahlbereich erreicht wird. Das Reibelement dient dazu, das Entkoppeln der Klinke zu beschleunigen. Das Reibelement unterstützt die Vorspannkraft eines Federelements, durch das die Klinke in den gekoppelten Zustand vorgespannt ist.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Torsionsschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmereinrichtung mindestens ein Fenster umfasst, das deckungsgleich zu einem Fenster in der sekundären Schwungmasse ausgebildet ist, wobei in die Fenster ein Zugenergiespeicherelement eingespannt ist. Bei dem Zugenergiespeicherelement handelt es sich vorzugsweise um eine Schraubendruckfeder. Es kann jedoch auch ein Ringfederpaket oder eine Gummifeder Verwendung finden.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Torsionsschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Mitnehmereinrichtung zwei Führungsbolzen befestigt sind, die jeweils in einem Langloch geführt sind, das in der sekundären Schwungmasse vorgesehen ist. Die Langlöcher erstrecken sich jeweils senkrecht zu einer Radialen. Durch die in den Langlöchern geführten Führungsbolzen wird eine Bewegung der Mitnehmereinrichtung gegen den Widerstand des Zugenergiespeicherelements ermöglicht.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Torsionsschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass an der sekundären Schwungmasse mindestens ein Flanschelement befestigt ist, das ein erstes Schubenergiespeicherelement aufweist, das an einer Schubdämpfungseinrichtung angreift, die der Energiespeichereinrichtung vorgeschaltet ist. Das Schubenergiespeicherelement und die Schubdämpfungseinrichtung entfalten ihre Wirkung im Schubbetrieb eines mit dem erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer ausgestatteten Kraftfahrzeugs. Im Schubbetrieb wird ein Drehmoment von der sekundären Schwungmasse auf die primäre Schwungmasse übertragen. Im Gegensatz dazu wird im Zugbetrieb ein Drehmoment von der primären Schwungmasse auf die sekundäre Schwungmasse übertragen. Die im Hinblick auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele genannte Zugdämpfungseinrichtung entfaltet ihre Wirkung nur im Zugbetrieb.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Torsionsschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schubdämpfungseinrichtung ein zweites Schubenergiespeicherelement umfasst, das durch das Flanschelement beaufschlagt wird, sobald der Widerstand des ersten Schubenergiespeicherelements zumindest teilweise überwunden ist. Das erste Schubenergiespeicherelement ist vorzugsweise so ausgelegt, dass es die im Schubbetrieb typischen Schubmomente bis circa 60 Nm ausreichend gut aufnehmen und die daraus resultierenden Schwingungen isolieren kann. Momente, zum Beispiel Impacts, die über diese Größenordnung hinausgehen, werden von dem zweiten Schubenergiespeicherelement aufgenommen. Das zweite Schubenergiespeicherelement ist vorzugsweise so ausgelegt, dass es hohe Drehmomente über einen kurzen Federweg aufnehmen kann.
- Bei einer Drehmomentübertragungseinrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Drehmomentübertragung zwischen einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Antriebswelle, insbesondere einer Kurbelwelle, mit einem Getriebe mit mindestens einer Getriebeeingangswelle und mit einer Kupplungseinrichtung ist die vorab angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass mindestens ein vorab beschriebener Torsionsschwingungsdämpfer zwischen die Antriebswelle der Antriebseinheit und die Getriebeeingangswelle geschaltet ist. Die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung liefert den Vorteil, dass die sowohl beim Starten als auch beim Abstellen der Brennkraftmaschine die im Moment des Koppelns der primären Schwungmasse mit der sekundären Schwungmasse auf die Kopplungseinrichtung wirkenden Drehmomente reduziert werden können.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
-
1 einen Halbschnitt durch einen erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer; -
2 einen ähnlichen Halbschnitt wie in1 an einer anderen Stelle; -
3 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie III-III in2 ; -
4 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie IV-IV in3 ; -
5 eine vergrößerte Ansicht einer Einzelheit V aus3 ; -
6 die gleiche Ansicht wie in3 im entkoppelten Zustand; -
7 eine vergrößerte Ansicht einer Einzelheit VII aus6 ; -
8 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie VIII-VIII in1 ; -
9 die gleiche Ansicht wie in8 im Schubbetrieb; -
10 das Flanschelement aus den8 und9 in Alleinstellung; -
11 ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in8 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; -
12 ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in den8 und11 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; -
13 eine weitere Schnittansicht des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers und -
14 die Auftragung des Drehmoments über dem Drehwinkel mit verschiedenen Kennlinien. - In den
1 und2 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer1 in zwei verschiedenen Längsschnitten dargestellt. Bei dem Torsionsschwingungsdämpfer1 , der auch als Drehschwingungsdämpfer bezeichnet wird, handelt es sich um ein Zweimassenschwungrad. Das Zweimassenschwungrad1 umfasst eine an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs befestigbare Primärschwungmasse2 , die auch als Primärmasse oder als Eingangsteil bezeichnet wird. An der primären Schwungmasse2 ist mittels eines Lagers3 , zum Beispiel eines Gleitlagers, eine sekundäre Schwungmasse4 , die auch als Sekundärmasse oder Ausgangsteil bezeichnet wird, koaxial und verdrehbar um eine Drehachse5 gelagert. Die sekundäre Schwungmasse4 ist drehfest an einem (nicht dargestellten) Eingangsteil einer Kupplungseinrichtung befestigbar. - Die primäre Schwungmasse
2 ist über eine komprimierbare Energiespeicher6 aufweisende Dämpfungseinrichtung7 , die auch als Energiespeichereinrichtung bezeichnet wird, antriebsmäßig mit der sekundären Schwungmasse4 verbunden. Die Energiespeicher6 , hier in Form von in Umfangsrichtung länglichen Schraubenfedern mit einem großen Kompressionsweg, sind in einer Kammer14 aufgenommen, die zumindest teilweise mit einem viskosen Medium gefüllt sein kann. Die Kammer14 ist durch zwei aus Blech herstellbare Bauteile15 ,16 begrenzt, die zu der primären Schwungmasse2 gehören. Das Bauteil15 besitzt einen radial verlaufenden Bereich17 , der auch als Eingangsteil des Torsionsschwingungsdämpfers1 bezeichnet wird und radial innen mittels Schrauben mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbindbar ist. Radial außen geht das Bauteil15 in einen axialen Ansatz19 über, an dem das eine Trennwand bildende Bauteil16 , das auch als Deckel bezeichnet wird, dicht befestigt ist. Die Bauteile15 ,16 tragen radial außen einen Anlasserzahnkranz20 . - Ein ring- beziehungsweise flanschförmiges Bauteil
24 bildet das Ausgangsteil der drehelastischen Dämpfungseinrichtung7 . Das flanschförmige Bauteil24 weist radial außen Ausleger auf, die sich radial zwischen den Endbereichen zweier benachbarter Energiespeicher erstrecken. Bei einer Relativdrehung zwischen dem Flanschteil24 , das auch als Ausgangsteil oder Flansch bezeichnet wird, und der primären Schwungmasse werden die Energiespeicher6 zwischen den Auslegern und Abstützbereichen komprimiert, die in bekannter Art und Weise an den Bauteilen15 ,16 vorgesehen sind. - Der radial innere Bereich des Flansches
24 ist mit Hilfe von Nietverbindungen27 fest mit der sekundären Schwungmasse verbunden. Radial innen ist eine Sekundärschwungscheibe26 , die zu der sekundären Schwungmasse4 gehört, mit Hilfe der Nietverbindungen27 fest mit dem Flansch24 verbunden. Die Sekundärschwungscheibe26 ist mit Hilfe einer Kopplungseinrichtung30 mit dem Bauteil16 der primären Schwungmasse2 koppelbar. In2 sieht man, dass eine Zugdämpfungseinrichtung32 zwischen die Kopplungseinrichtung30 und die Sekundärschwungscheibe26 geschaltet ist. - In
3 ist die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie III-III in2 dargestellt. In den2 und3 sieht man, dass die Zugdämpfungseinrichtung32 eine Mitnehmereinrichtung33 umfasst. Die Mitnehmereinrichtung33 weist zwei Fenster34 ,35 auf, die zueinander und zu einem weiteren Fenster37 deckungsgleich sind, das in der Sekundärschwungscheibe26 ausgebildet ist. In Längsrichtung der Fenster34 ,35 und37 ist ein Zugdämpfungselement36 eingespannt, das von einer Schraubendruckfeder gebildet wird. An der Mitnehmereinrichtung33 sind zwei Führungsbolzen38 ,39 befestigt, die in Langlöchern40 ,41 geführt sind, die in der Sekundärschwungscheibe26 vorgesehen sind. Die in den Langlöchern40 ,41 geführten Führungsbolzen38 ,39 ermöglichen eine Bewegung der Mitnehmereinrichtung33 relativ zu der Sekundärschwungscheibe26 und umgekehrt. Radial außen ist an der Mitnehmereinrichtung33 eine Mitnehmernase43 ausgebildet, die eine Klemmfläche aufweist, die auch als Anlagefläche bezeichnet werden kann und in einem Winkel von 45 Grad zu einer Radialen verläuft. In3 ist ein Zustand dargestellt, der als gekoppelter Zustand bezeichnet wird und in dem an der Klemmfläche der Mitnehmernase43 eine Gegenfläche anliegt, die an einer Klinke44 ausgebildet ist. Die Klinke44 weist auf ihrer der Mitnehmernase43 abgewandten Seite eine weitere Gegenfläche auf, die an einer entsprechend ausgebildeten Anlagefläche47 anliegt, die an dem Bauteil16 der Primärschwungmasse ausgebildet ist. Die an der Klinke44 ausgebildeten Gegenflächen und die an dem Bauteil16 ausgebildete Anlagefläche47 sind parallel zu der Klemmfläche ausgebildet, die an der Mitnehmernase43 ausgebildet ist. - In dem in
3 dargestellten Zustand ist die primäre Schwungmasse über das Bauteil16 und die Klinke44 starr mit der Mitnehmereinrichtung33 gekoppelt. Die Mitnehmereinrichtung33 wiederum ist über das Zugdämpfungselement36 nicht starr, sondern gegen den Widerstand des Zugdämpfungselements36 begrenzt bewegbar mit der Sekundärschwungscheibe26 gekoppelt. - Die Klinke
44 ist an dem freien Ende eines Federelements46 ausgebildet. Das Federelement46 wiederum geht von dem Bauteil16 der primären Schwungmasse aus. Wie in den1 und2 dargestellt ist, kann das Federelement (siehe Bezugszeichen30 ) auch an das Bauteil16 der primären Schwungmasse2 angeschweißt sein. Das Federelement46 und die Klinke44 stellen Teile eines Kopplungselements48 dar, das zu der Kopplungseinrichtung30 gehört. In der Hälfte des Federelements46 , an deren Ende die Klinke44 angeordnet ist, weist das Federelement46 einen V-förmigen Bereich50 auf. Die Spitze des V-förmigen Bereichs50 ist radial nach außen gerichtet. - In
4 ist die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie IV-IV in3 dargestellt. In4 sieht man, dass das Federelement46 an einzelnen Stellen so gestaltet ist, dass es eine axiale Führung der Klinke44 ermöglicht, wenn das Federelement46 an dem Bauteil16 der primären Schwungmasse anliegt. - In
5 ist eine vergrößerte Darstellung einer Einzelheit V aus3 dargestellt. In5 sieht man, dass der V-förmige Bereich50 im Wesentlichen die Gestalt eines Knies aufweist. In der Kniekehle des Knies greift ein Reibungselement51 an. Das Reibungselement51 ist mit Hilfe eines Halteelements52 an dem Bauteil16 der primären Schwungmasse befestigt. Das Halteelement52 kann einstückig mit dem Reibungselement51 aus Kunststoff gebildet sein. - In
6 befindet sich die Klinke44 in einem so genannten entkoppelten Zustand, in dem sich die Klinke44 nicht mehr mit der Mitnehmernase43 der Mitnehmereinrichtung33 in Eingriff befindet. In6 liegt die Klinke44 an dem Bauteil16 der primären Schwungmasse an. Zu diesem Zweck ist eine entsprechende Aussparung oder Ausnehmung in dem Bauteil16 vorgesehen. Im entkoppelten Zustand ist die Mitnehmereinrichtung33 nicht mehr über die Kopplungseinrichtung30 mit dem Bauteil16 der primären Schwungmasse gekoppelt. - In
7 ist eine Einzelheit VII aus6 vergrößert dargestellt. Die Darstellung der7 zeigt das Reibelement51 im entkoppelten Zustand der Klinke44 . Der gekoppelte Zustand ist in5 dargestellt. - Das Federelement
46 ist so gestaltet, dass es ohne Drehzahl die Klinke in die in3 dargestellte Position drückt, in der ein Drehmoment zwischen der primären Schwungmasse (Bauteil16 ) und der Mitnehmereinrichtung33 übertragen wird. Unter Drehzahl steigt die Fliehkraft auf die Klinke44 und das Federelement46 . Schließlich wird die Fliehkraft so groß, dass die Klinke44 mit dem Federelement46 nach außen gedrückt wird und sich aus dem Eingriff mit der Mitnehmernase43 der Mitnehmereinrichtung33 löst. Dabei legen sich das Federelement46 und die Klinke44 außen in eine passende Kontur in dem Bauteil16 des primären Schwungrads beziehungsweise der primären Schwungmasse. Eine weitere Erhöhung der Drehzahl führt zu keiner weiteren Formänderung mehr. Bei der Gestaltung des Federelements46 ist es vorteilhaft, eine möglichst weiche Kennlinie zu erzeugen, so dass zwischen dem Punkt der vollständigen Kopplung und der vollständigen Entkopplung eine möglichst kleine Differenzdrehzahl liegt. - Das Reibelement
51 dient dazu, die Entkopplungsgeschwindigkeit noch zu erhöhen. Durch das Reibelement51 wird die Klinke44 noch länger als durch die Vorspannkraft des Federelements46 allein im gekoppelten Zustand gehalten. Durch eine günstige Gestaltung der Reibkontaktstelle lässt sich erreichen, dass sich die Reibverhältnisse ändern, sobald eine erste Bewegung stattgefunden hat. Das erzeugt einen Schnappeffekt, der die eigentliche Entkopplungszeit auf wenige Millisekunden reduziert. Nach der Freigabe durch die Klinke44 wird das Drehmoment zugseitig über das Flanschteil24 und die konventionelle Bogenfeder6 geleitet. Im entkoppelten Zustand der Klinke44 befindet sich das Zweimassenschwungrad im normalen Fahrbetrieb. - In
8 ist die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie VIII-VIII dargestellt. In8 sieht man, dass zusätzlich zu der in1 sichtbaren Bogenfeder6 noch eine weitere Bogenfeder56 vorgesehen ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in8 nur ein Viertel des flanschförmigen Bauteils24 dargestellt. An dem flanschförmigen Bauteil24 ist mit Hilfe von Nietverbindungen58 ,59 ,60 ein Flanschelement62 befestigt. Das Flanschelement62 weist radial innen einen Befestigungsabschnitt63 auf, der mit den Nietverbindungen58 bis60 ausgestattet ist. Radial außen weist das Flanschelement62 einen Kopplungsabschnitt64 auf. Der Kopplungsabschnitt64 weist auf seiner der Bogenfeder56 zugewandten Seite eine Nase66 auf, die von einer Anlagefläche67 beabstandet ist, die an einem Stützblech68 ausgebildet ist. Das Stützblech68 bildet zusammen mit einem Zwischenblech69 einen Aufnahmeraum für eine Schraubendruckfeder70 , die ein Schubenergiespeicherelement darstellt. Das Stützblech68 , das Zwischenblech69 und die Schraubendruckfeder70 bilden eine Schubdämpfungseinrichtung71 . An dem der Bogenfeder56 zugewandten Ende des Stützblechs68 ist eine Anlagefläche72 ausgebildet, an der ein Ende der Bogenfeder56 anliegt. Das Stützblech68 ist, wenn auf die Anlagefläche67 eine Druckkraft aufgebracht wird, in Richtung der Längsachse der Schraubendruckfeder70 so bewegbar, dass die Bogenfeder56 zusammengedrückt wird. Der Energiespeicher70 kann auch durch ein Ringfederpaket oder einen Gummiblock gebildet sein. - An der Anlagefläche
67 des Stützblechs68 liegt ein Ende74 eines Federfingers75 an. Der Federfinger75 , der von dem Flanschelement62 ausgeht, bildet ein weiteres Schubenergiespeicherelement76 . Wenn sich der Kopplungsabschnitt64 des Flanschelements62 auf die Anlagefläche67 zu bewegt, dann verformt sich der Federfinger75 solange, bis die Nase66 an der Anlagefläche67 anliegt. - In
9 ist ein Zustand des Flanschelements62 gezeigt, in dem die Nase66 des Kopplungsabschnitts64 an der Anlagefläche67 anliegt. Wenn sich der Kopplungsabschnitt64 weiter gegen den Uhrzeigersinn bewegt, dann wird die Schraubendruckfeder70 komprimiert. Gleichzeitig wird die Bogenfeder56 über das Stützblech68 komprimiert. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Schubseite nicht nur für den Start, sondern auch für den Schub im Fahrbetrieb optimiert. Zu diesem Zweck ist der Federfinger75 in das Flanschteil62 integriert. Der Federfinger75 ist so ausgelegt, dass er die im Schub typischen Schubmomente bis circa 60 Nm ausreichend gut aufnehmen und die Schwingungen isolieren kann. Momente, zum Beispiel Inpacts, die über diese Größenordnung hinausgehen, werden von der Schraubendruckfeder70 aufgenommen. Die zugehörige Schubdämpfungseinrichtung ist so gestaltet, dass sie hohe Momente über einen kurzen Federweg aufnehmen kann. - In
10 ist das Flanschteil62 vergrößert allein dargestellt. In10 ist durch eine strichpunktierte Linie die Stellung angedeutet, die der Federfinger75 unter Fliehkrafteinwirkung einnimmt. Die Gestalt des Federfingers75 ist so gewählt, dass sich die Spitze74 des Federfingers75 unter der Einwirkung einer bei höherer Drehzahl auftretenden Fliehkraft gerade radial nach außen bewegt. Damit wird sichergestellt, dass die Federkennlinie, die der Federfinger75 erzeugt, unabhängig von der Drehzahl ist. Die Form des Federfingers75 kann auch so gestaltet sein, dass sich das Ende oder die Spitze74 in eine vorteilhafte Richtung bewegt. Durch die Optimierung von Materialspannungen, übertragbarem Drehmoment und Federweg kann die Gestalt des Federfingers75 auch mehr oder weniger stark von der dargestellten Gestalt abweichen. - Das Flanschelement
62 kann so gestaltet werden, dass der Federfinger75 nur bis zu einer bestimmten Last beansprucht wird. Ab einer einstellbaren Last werden Übermomente über die Nase66 geleitet, so dass der Federfinger75 nicht auf Block geht und somit nicht mehr die Tendenz hat, axial auszuweichen. Diese Lösung ermöglicht auch größere Freiheitsgrade bei der Auslegung der Federkennlinie in den Bereichen Drehmoment und Verdrehwinkel und damit Steigung. In9 ist durch einen Pfeil77 angedeutet, dass auf das Flanschelement62 bei Übermomenten eine Querkraft wirkt, die aus der Linearbewegung der Schubenergiedämpfungseinrichtung71 und der Reibkraft zwischen der Nase66 und der Anlagefläche67 hervorgeht. Diese Querkraft ist vorteilhaft für die Spannungsverteilung in dem Flanschelement62 . - Zur Bedämpfung von kurzfristigen, größeren Schwingwinkeln im Leerlauf, zum Beispiel durch Fehlzündungen, ist die Schubseite des flanschförmigen Bauteils
24 über das Stützblech68 mit der Bogenfeder56 hinter der Schubenergiedämpfungseinrichtung71 verbunden. Damit lässt sich verhindern, dass die eventuell reibungsfreie Schubisolierung ein Aufschaukeln des Schwingungssystems erzeugt. Das Flanschelement62 muss dann bei größeren Schwingwinkeln jeweils die Bogenfeder56 durch den zugehörigen Kanal schieben (jeweils Zug und Schub), was mit Reibung verbunden ist. Bei günstiger Ausgestaltung des Stützblechs68 kann auf ein ansonsten erforderliches Anschleifen der Bogenfederendwindung verzichtet werden. Wenn das Stützblech68 nur in der axialen Mitte (axial aus dem Zweimassenschwungrad-Zusammenbau) angreift, dann können resultierende Querkräfte vernachlässigt werden. - In
11 ist ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in8 dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen mit einem nachgestellten a verwendet. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen. - Bei dem in
11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Schraubendruckfeder70a und dem mit der Anlagefläche72a ausgestatteten Ende des Stützblechs68a ein weiteres Blechteil79 angeordnet, das im Wesentlichen die Gestalt eines U's mit zwei Schenkeln aufweist. Der eine Schenkel des U's liegt an dem Ende des Stützblechs68a an. An dem anderen Schenkel des U's liegt ein Ende der Schraubendruckfeder70a an. Außerdem ist auf der der Schraubendruckfeder70a abgewandten Seite des Stützblechs68a ein Zusatzteil80 angesetzt, an dem das Ende74a des Federfingers75a angreift. Die Schraubendruckfeder70a kann auch durch ein Ringfederpaket oder einen Gummiblock ersetzt werden. - In
12 ist ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in den8 und11 dargestellt. Gleiche oder ähnliche Teile werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, denen ein b nachgestellt wird. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen eingegangen. - Bei dem in
12 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anlagefläche67 an einem Stützblech81 ausgebildet, das einen abgewinkelten Bereich82 aufweist, an dem das Ende74b des Federfingers75b angreift. Die Schraubendruckfeder70b ist über ein im Wesentlichen U-förmiges Kopplungsblechteil79b , das dem in11 dargestellten Kopplungsteil79 ähnelt, mit der Bogenfeder56 gekoppelt. - In
13 ist ein Schnitt dargestellt, in dem sowohl die Zug- als auch die Schubdämpfungseinrichtungen sichtbar sind. In13 sieht man, dass der erfindungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer zwei Bogenfedern6 ,56 umfasst. Zur Definition der Bewegungsrichtungen im Zug- und Schubbetrieb wird angenommen, dass die Primärschwungmasse2 fest und die Sekundärschwungmasse4 relativ zu der feststehenden primären Schwungmasse2 bewegbar ist. Unter dieser Annahme bewegt sich die Sekundärschwungmasse4 im Schubbetrieb gegen den und im Zugbetrieb im Uhrzeigersinn. In13 sieht man, dass diametral gegenüberliegend zu dem Flanschelement62 ein weiteres Flanschelement92 angeordnet ist, das mit einer Schubdämpfungseinrichtung101 zusammenwirkt und mit einem Schubenergiespeicherelement106 ausgestattet ist. Des Weiteren ist diametral gegenüberliegend zu der Zugdämpfungseinrichtung32 eine weitere Zugdämpfungseinrichtung112 vorgesehen, die analog zu der Zugdämpfungseinrichtung32 ausgebildet ist. - In
14 ist der Verlauf des Drehmoments M über den Drehwinkel W anhand verschiedener Kennlinien dargestellt. Mit121 ist die Verdrehkennlinie beim Starten und Stoppen der Brennkraftmaschine dargestellt. In diesem Zustand ist im Zugbetrieb das Zugdämpfungselement36 wirksam. Die Kennlinie121 weist ein hohes Anschlagmoment123 auf. Mit122 ist die Verdrehkennlinie im Fahrbetrieb bezeichnet. Im Fahrbetrieb sind im Zugbetrieb die Bogenfedern6 ,56 wirksam. Die Klinke44 ist entkoppelt. - Mit
125 ist die Kennlinie bei Drehmomenten bis minus 80 Nm bezeichnet. In diesem Zustand ist im Schubbetrieb der Federfinger75 wirksam. Der Verdrehwinkelbereich, in dem der Federfinger75 wirksam ist, beträgt etwa 2 Grad. Der Freiwinkel ist mit F bezeichnet. Mit127 ist die Kennlinie im Schubbetrieb bei größeren negativen Drehmomenten bezeichnet. In diesem Zustand entfaltet die Schubdämpfungseinrichtung71 ihre Wirkung. Das zugehörige Anschlagmoment ist mit128 bezeichnet. Der Verdrehwinkelbereich, in dem die Schubdämpfungseinrichtung71 wirksam ist, kann in der Größenordnung von 3 bis 7 Grad liegen. - Um im Betrieb möglichst niedrige Drehmomente zu erreichen, sind die Kennlinien vorzugsweise asymmetrisch gestaltet. Außerdem wird auf der Schubseite vorzugsweise ein Dämpfer vorgesehen, der möglichst viel Energie in Wärme umwandelt und nicht wieder in Form von kinetischer Energie freisetzt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird möglichst viel kinetische Energie von der zugseitigen Verdrehung aus dem Schwingungssystem genommen. Die Energie, die dann wiederum zugseitig auf die Klinke
44 treffen kann, wird somit minimiert. - Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung trifft das Flanschelement
62 zu einer Zeit auf den Schubdämpfer, in der sich die Massenkräfte des Motors noch in der Verzögerungsphase befinden. Das bedeutet, dass das Zweimassenschwungrad für eine gewisse Zeit ein Schubmoment erfährt, welches der Klinke Zeit gibt, vollständig einzurasten, bevor das Zweimassenschwungrad wieder auf Zug belastet wird. - Die Einkoppelzeit der Klinke wird gemäß der vorliegenden Erfindung verschiedenartig günstig beeinflusst. Erstens wirkt das Reibelement mit dem Schnappeffekt in die andere Richtung. Zweitens wird die ”gefahrlose Einkoppelzeit” dadurch verlängert, dass die Einkoppeldrehzahl möglichst niedrig eingestellt wird. Verzögerungs- und Beschleunigungsphasen der Kurbelwelle werden bei sinkender Drehzahl immer länger. Bei fixer Einkoppelgeschwindigkeit wird das günstige Zeitfenster damit relativ länger.
- Der Bereich der niedrigsten Drehzahl innerhalb einer Kurbelwellenumdrehung ist genau in dem Bereich, wenn das Zweimassenschwungrad schubseitig verdreht ist und die Klinke in die zugehörige Sperre einrasten könnte. Wenn jedoch innerhalb des jeweiligen Zyklus die Geschwindigkeit zum Einkoppeln nicht niedrig genug ist, dann wird das Primärschwungrad, und damit die Klinke, wieder beschleunigt und es besteht nicht die Gefahr, dass die Klinke zu einem anderen Zeitpunkt einrastet. Sollte die Klinke jedoch trotzdem zu einem anderen Zeitpunkt einrasten, so ist die Konstruktion so ausgeführt, dass die Klinke über den Anschlag geschoben werden kann und bei erneuter zugseitiger Belastung das Drehmoment überträgt.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 2
- Primärmasse
- 3
- Lager
- 4
- Sekundärmasse
- 5
- Drehachse
- 6
- Energiespeicher
- 7
- Dämpfungseinrichtung
- 14
- Kammer
- 15
- Bauteil
- 16
- Bauteil
- 17
- Bereich
- 19
- Ansatz
- 20
- Anlasserzahnkranz
- 24
- flanschförmiges Bauteil
- 26
- Sekundärschwungscheibe
- 27
- Nietverbindung
- 30
- Kopplungseinrichtung
- 32
- Zugdämpfungseinrichtung
- 33
- Mitnehmereinrichtung
- 34
- Fenster
- 35
- Fenster
- 36
- Zugenergiespeicherelement
- 37
- Fenster
- 38
- Führungsbolzen
- 39
- Führungsbolzen
- 40
- Langloch
- 41
- Langloch
- 43
- Mitnehmernase
- 44
- Klinke
- 46
- Federelement
- 47
- Anlagefläche
- 48
- Kopplungselement
- 50
- V-förmiger Bereich
- 51
- Reibelement
- 52
- Halteelement
- 56
- Bogenfeder
- 58
- Nietverbindung
- 59
- Nietverbindung
- 60
- Nietverbindung
- 62
- Flanschelement
- 63
- Befestigungsabschnitt
- 64
- Kopplungsabschnitt
- 66
- Nase
- 67
- Anlagefläche
- 68
- Stützblech
- 68a
- Stützblech
- 69
- Zwischenblech
- 70
- Schraubendruckfeder
- 70a
- Schraubendruckfeder
- 70b
- Schraubendruckfeder
- 71
- Schubenergiespeicherelement
- 72
- Anlagefläche
- 72a
- Anlagefläche
- 74
- Ende
- 74a
- Ende
- 74b
- Ende
- 75
- Federfinger
- 75a
- Federfinger
- 75b
- Federfinger
- 76
- Schubenergiespeicherelement
- 77
- Pfeil
- 79
- weiteres Teil
- 79b
- Kopplungsblechteil
- 80
- Zusatzteil
- 81
- Stützblech mit abgewinkeltem Arm
- 82
- abgewinkelter Bereich
- 92
- Flanschelement
- 101
- Schubdämpfungseinrichtung
- 106
- Schubenergiespeicherelement
- 112
- Zugdämpfungseinrichtung
- 121
- Verdrehkennlinie
- 122
- Verdrehkennlinie
- 123
- Anschlagmoment
- 125
- Kennlinie
- 127
- Kennlinie
- 128
- Anschlagmoment
- M =
- Drehmoment
- W =
- Drehwinkel
- F =
- Freiwinkel
Claims (13)
- Torsionsschwingungsdämpfer mit einer primären Schwungmasse (
2 ), die drehfest mit der Antriebswelle einer Brennkraftmaschine verbindbar ist, und mit einer sekundären Schwungmasse (4 ), die gegen den Widerstand mindestens einer Energiespeichereinrichtung (6 ,56 ) relativ zu der primären Schwungmasse (2 ) verdrehbar ist, wobei die primäre Schwungmasse (2 ) über eine starre Kopplungseinrichtung (30 ), die mit einer Zugdämpfungseinrichtung (32 ) zusammenwirkt, mit der sekundären Schwungmasse koppelbar ist, wobei die Zugdämpfungseinrichtung (32 ) eine Mitnehmereinrichtung (33 ) umfasst, die gegen den Widerstand eines Zugdämpfungselements (36 ) relativ zu der sekundären Schwungmasse (4 ) bewegbar ist. - Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmereinrichtung (
33 ) eine Mitnehmernase (43 ) aufweist, an der in einem gekoppelten Zustand eine Klinke (44 ) der Kopplungseinrichtung (30 ) so in Eingriff kommt, dass die primäre Schwungmasse (2 ) starr mit der Mitnehmereinrichtung (33 ) verbunden wird. - Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinke (
44 ) im gekoppelten Zustand zwischen der Mitnehmereinrichtung (33 ) und der primären Schwungmasse (2 ) eingeklemmt ist. - Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinke (
44 ) zwei zueinander parallele Klemmflächen aufweist, die im gekoppelten Zustand jeweils an entsprechenden Gegenflächen anliegen, die an der Mitnehmereinrichtung (33 ) und der primären Schwungmasse (2 ) vorgesehen sind. - Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen und die entsprechenden Gegenflächen in einem Winkel von etwa 45 Grad zu einer Radialen geneigt sind.
- Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kopplungselement (
48 ) so an der primären Schwungmasse (2 ) angebracht ist, dass die Klinke (44 ) in den gekoppelten Zustand vorgespannt ist. - Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinke (
44 ) unter Fliehkrafteinwirkung aus dem gekoppelten Zustand in einen entkoppelten Zustand bewegbar ist, in dem die sekundäre Schwungmasse (4 ) gegen den Widerstand der Energiespeichereinrichtung (6 ,56 ) relativ zu der primären Schwungmasse (2 ) verdrehbar ist. - Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reibelement (
51 ) so an dem Kopplungselement (48 ) angreift, dass die Klinke (44 ) so lange im gekoppelten Zustand gehalten wird, bis ein vorgegebener Drehzahlbereich erreicht wird. - Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmereinrichtung (
33 ) mindestens ein Fenster (34 ,35 ) umfasst, das deckungsgleich zu einem Fenster (37 ) in der sekundären Schwungmasse (4 ) ist, wobei in die Fenster (34 ,35 ,37 ) ein Zugenergiespeicherelement (36 ) eingespannt ist. - Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Mitnehmereinrichtung (
33 ) zwei Führungsbolzen (38 ,39 ) befestigt sind, die jeweils in einem Langloch (40 ,41 ) geführt sind, das in der sekundären Schwungmasse (4 ) vorgesehen ist. - Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der sekundären Schwungmasse (
4 ) mindestens ein Flanschelement (62 ;92 ) befestigt ist, das ein erstes Schubenergiespeicherelement (76 ;106 ) aufweist, das an einer Schubdämpfungseinrichtung (71 ;101 ) angreift, die der Energiespeichereinrichtung (6 ) vorgeschaltet ist. - Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubdämpfungseinrichtung (
71 ;101 ) ein zweites Schubenergiespeicherelement (76 ) umfasst, das durch das Flanschelement (62 ) beaufschlagt wird, sobald der Widerstand des ersten Schubenergiespeicherelements (71 ) zumindest teilweise überwunden ist. - Drehmomentübertragungseinrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Drehmomentübertragung zwischen einer Antriebseinheit, mit einer Antriebswelle mit einem Getriebe mit mindestens einer Getriebeeingangswelle, mit mindestens einer Kupplungseinrichtung und mit mindestens einem Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der zwischen die Antriebswelle der Antriebseinheit und die Getriebeeingangswelle geschaltet ist.
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-
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