DE102008049104A1 - Schwungrad - Google Patents

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DE102008049104A1
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/12Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schwungrad (100) für einen Antriebsstang eines Kraftfahrzeuges. Um ein Schwungrad (100) zur Verfügung zu stellen, mit welchem das Betriebsverhalten eines Antriebsstrangs verbessert werden kann, ist gemäß der Erfindung bei einem Schwungrad mit einem ersten Schwungradelement (102), einem zweiten Schwungradelement (104) sowie einem dazwischen angeordneten Feder- und Dämpfungssystem (106), welches eine erste und eine zweite Stufe (108, 112) aufweist, vorgesehen, dass die erste Stufe (108) als nicht-ferdernde Dämpfungsstufe ausgebildet und dass die zweite (112) dämpfungsarm, insbesondere dämpfungsfrei, ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schwungrad für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges.
  • Aus der Praxis ist es bekannt, dass in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges Feder- und Dämpfungssysteme integriert werden. Werden allerdings solche Feder- und Dämpfungssysteme eingesetzt, ist deren Schwingungsverhalten zu beachten. Zu beachten ist auch, dass die Feder- und Dämpfungssysteme das Nennmoment übertragen müssen und dass bei niedrigen Drehzahlen hohe Drehungleichförmigkeiten in einer Antriebsmaschine auftreten und auf den Antriebsstrang übertragen werden auftreten können. Um die Übertragung des Nennmomentes über eine Federung gewährleisten zu können sind verhältnismäßig starre Federn erforderlich, beispielsweise bei einem Nennmoment von 600 Nm Federn mit einer Federrate von 50 Nm/Grad Verdrehung. Solche Federn führen allerdings dazu, dass nur geringe Drehungleichförmigkeiten ausgeglichen werden können.
  • Aus der DE 35 45 857 C1 sind Zwei-Massen-Schwungräder mit Feder- und Dämpfungssystemen bekannt, bei denen in Wirkrichtung eine Federung mit einem oder mehreren Dämpfern, die als Rutschkupplungen ausgebildet sind, zur Verbindung eines ersten Schwungradelementes und eines zweiten Schwungradelementes derart in Reihe geschaltet ist, dass die Resonanzfrequenz möglichst etwas unterhalb der Leerlaufdrehzahl eines Antriebsmaschine liegt, so dass die Resonanzfrequenz praktisch nur beim Starten der Antriebsmaschine angeregt werden kann. Die in Wirkrichtung eine Federung ist dabei durch mehrere parallel geschaltete Federelemente, nämlich durch Schraubendruckfedern aufgebaut.
  • Aus der DE 36 09 149 C2 ist ein weiteres Zwei-Massen-Schwungrad mit Feder- und Dämpfungssystem bekannt, bei dem in Wirkrichtung zwei Federungen mit mehreren Dämpfern parallel und in Reihe geschaltet sind. Eine erste Federung kann dabei zusammen mit einem ersten Dämpfer als eine erste gedämpfte Stufe bezeichnet werden, und eine zweite Federung kann zusammen mit einem zweiten Dämpfer als eine zweite gedämpfte Stufe bezeichnet werden. Dadurch soll die Dämpfung ohne Momentensprung einsetzen.
  • Es hat sich gezeigt, dass das Betriebsverhalten von mit bekannten Schwungrädern versehenen Antriebssträngen unbefriedigend ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwungrad zur Verfügung zu stellen, mit welchem das Betriebsverhalten eines Antriebsstrangs insbesondere bei einem Belastungswechsel zwischen Zug- und Schubbetrieb verbessert werden kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Gemäß der Erfindung ist bei einem Schwungrad mit einem ersten Schwungradelement, einem zweiten Schwungradelement sowie einem dazwischen angeordneten Feder- und Dämpfungssystem, welches eine erste und eine zweite Stufe aufweist, vorgesehen, dass die erste Stufe als nicht-federnde Dämpfungsstufe ausgebildet und dass die zweite Stufe dämpfungsarm, insbesondere dämpfungsfrei ausgebildet ist. In der ersten Stufe wird also bewußt auf Federelemente, die im Betrieb insbesondere bei hohen Drehzahlen zu einer Selbsthemmung mit der Folge von Freiwegen neigen, verzichtet, und es ist statt derer eine Dämpfung vorgesehen, die nicht nur in einer Startphase wie eine ganz flache Feder mit einer Federrate 0 Nm/Grad wirkt sondern auch bei Lastwechseln bei hoher Drehzahl ihre Wirkung entfaltet und damit das Betriebsverhalten verbessert.
  • Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass durch eine dämpfungsarme, insbesondere dämpfungsfreie Stufe erreicht wird, dass im allgemeinen Fahrbetrieb auftretende unterschiedliche Drehzahlen durch Laständerungen geringeren Umfang, insbesondere ohne Vorzeichenwechsel praktisch ungedämpft bleiben und somit einem Antriebsstrang Energie durch Dämpfungselemente nicht entzogen wird, wodurch der Wirkungsgrad eines Antriebsstrangs bei gleichzeitig gutem Schwingungsverhalten verbessert werden kann, denn bei Laständerungen geringeren Umfangs, insbesondere ohne Vorzeichenwechsel bleibt die erste Stufe im Wesentlich inaktiv.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dämpfungsstufe einen Anschlag aufweist. Mit einem Anschlag eine zu dämpfende Rotations-Relativbewegung begrenzt, wodurch der durch Dämpfung, insbesondere Reibung einem Antriebsstrang entzogene Energie begrenzt und insbesondere eine dämpfungsfreie Übertragung des Nennmomentes wird, wodurch der Wirkungsgrand des Antriebsstrangs gesteigert werden kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Stufe mindestens ein erstes, vorzugsweise mehrere Druckfederpaare aufweist. Auf diese Weise läßt sich die zweite Stufe sehr reibungsarm, insbesondere reibungsfrei ausführen. Eine solche Ausgestaltung, bei der vorzugsweise zylindrische Druckfedern verwendet werden, ist besonders reibungsarm, insbesondere reibungsfrei und damit dämpfungsarm bzw. dämpfungsfrei ausführbar. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, anstelle von Druckfederpaaren Biegedrehfedern zu verwenden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Stufe bezüglich einer gemeinsamen Rotationsachse auf unterschiedlichen Wirkradien angeordnet sind, wobei die zweite Stufe vorzugsweise auf einem größeren Wirkradius und insbesondere gegenüber der ersten Stufe radial außen angeordnet ist. Somit steht für Federn der zweiten Stufe verhältnismäßig viel Bauraum zur Verfügung, so dass entsprechend große Verdrehwinkel konstruktiv vorgesehen werden können. Bei einer solchen Ausgestaltung lässt sich gleichwohl das erfindungsgemäße Schwungrad insgesamt mit einem kleinen Bauraum realisieren.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine dritte Stufe vorgesehen ist, die als reibungsarme, insbesondere reibungsfreie Entkopplungsstufe ausgebildet und zu der ersten Stufe, der zweiten Stufe bezüglich der ersten Stufe gegenüberliegend vorzugsweise sekundärseitig in Reihe geschaltet ist. Durch die dritte Stufe, lassen sich in der Dämpfungsstufe besonders hohe Dämpfungen realisieren, wobei dies allerdings nicht zu Wirkungsgradeinbußen eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges führt, wobei zu beachten ist, dass durch die zweite Stufe im Fahrbetrieb eine dämpfungsarme, insbesondere dämpfungsfreie Verbindung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Schwungrades bereitgestellt ist, die auch als Fahrbetriebs-Entkopplung bezeichnet werden kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Stufe mindestens einen ersten und einen zweiten Dämpfungsbereich aufweist, wobei vorzugsweise die Wirkung der Dämpfungsbereiche in Abhängigkeit von einem Verdrehwinkel einsetzt, wobei dazu vorzugsweise der zweite Dämpfungsbereich Wirkelemente aufweist, die erst nach Durchlaufen eines Verdrehspiels ihre Wirkung entfalten. Durch eine solche, als progressiv zu bezeichnende Dämpfung, bei der die Dämpfung insbesondere schrittweise erhöht wird, werden Energieauskopplungen aus dem Antriebsstrang auf das notwendige Minimum reduziert.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Stufe mindestens ein Dämpfungselement aufweist, dessen Dämpfung mit zunehmender Fliehkraft ansteigt. Dadurch ist es möglich, eine der Start- bzw. Fahrsituationen angepasste Dämpfung bereitzustellen, wodurch übermäßigen Energieauskopplungen aus dem Antriebsstrang gezielt entgegen gewirkt werden kann. Eine Dämpfung in Abhängigkeit von der Fliehkraft ist insbesondere bei Lastwechseln bei hoher Drehzahl vorteilhaft.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
  • Dabei zeigen:
  • 1 Ein Ersatzschaltbild einer besonders bevorzugten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades,
  • 2 ein Ersatzschaltbild einer besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades,
  • 3 ein Ersatzschaltbild einer besonders bevorzugten dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades und
  • 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Schwungrades.
  • In den Ersatzschaltbild einer besonders bevorzugten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades 100 gemäß 1 sind ein erstes Schwungradelement 102 und ein zweites Schwungradelement 104 gezeigt, die über ein dazwischen angeordnetes Feder- und Dämpfungssystem 106 miteinander verbunden sind. Das Feder- und Dämpfungssystem 106 weist eine erste Stufe 108, die als Startstufe 110 ausgebildet ist, sowie eine zweite Stufe 112 auf, die als Fahrbetriebs-Entkopplung 114 ausgebildet ist.
  • In dem Feder- und Dämpfungssystem 106, die in einem gemeinsamen Gehäuse (nicht gezeigt) ausgebildet sind, sind die erste und die zweite Stufe 108, 112 in Reihe geschaltet, wobei die Verbindung über ein Rotationselement 116 hergestellt ist.
  • Innerhalb des Gehäuses sitzt die zweite Stufe 112, die ausgangsseitig mit dem zweiten als Rotationsmassekörper ausgebildeten Schwungradelement 104 verbunden ist, radial außerhalb der ersten Stufe 108, die ihrerseits eingangsseitig mit dem ersten Schwungradelement 102 verbunden ist, welches wiederum als Rotationsmasseelement ausgebildet ist.
  • Die zweite Stufe 112 ist aus mehreren reibungsfreien Druckfederpaaren 118 aufgebaut, wobei die Druckfederpaare 118 in Käfigen (nicht gezeigt) angeordnet sind, die einerseits durch eine Eingangsscheibe 120 und andererseits durch eine mit dem Rotationselement 116 verbundene Ausgangsscheibe 122 gebildet sind. Im Innern der Käfige stützen sich eine erste Druckfeder 124 und eine zweite Druckfeder 126 der Druckfederpaare 118 an einem Nulllageelement 128 ab. Erste und zweite Druckfedern 124, 126 sind dabei also in Reihe geschaltet.
  • Die erste Stufe 108, die als nicht-federnde Dämpfungsstufe ausgebildet ist, ist ohne Federelemente ausgebildet. Die erste Stufe weist jedoch einen Anschlag 130 auf, der nach Art einer Steuerscheibe ausgebildet ist und ein Verdrehen der ersten Stufe 108 (Dämpfungsstufe) auf einen maximalen Verdrehwinkel begrenzt. Der Anschlag ist durch eine erste und eine zweite Scheibe 131, 132 gebildet, die um einen vorbestimmten Winkel gegeneinander um eine gemeinsame Achse verdrehbar sind.
  • Darüber hinaus weist die erste Stufe 108 ein erstes Dämpfungselement 134 sowie ein zweites Dämpfungselement 136 auf, die zueinander parallel geschaltet sind. Das erste Dämpfungselement 134 ist ein Reibungselement, welches aus Reiblamellen (nicht gezeigt) aufgebaut ist, welche bei jeder Verdrehung einer Ausgangsseite 138 relativ zu einer Eingangsseite 140 eine Reibung und damit eine Dämpfung erzeugen. Durch das erste Dämpfungselement 134 wird so ein erster Dämpfungsbereich geschaffen. Auch das zweite Dämpfungselement 136 weist Reiblamellen (nicht gezeigt) auf, welche jedoch erst nach Durchlaufen eines Verdrehspiels ihre Reibungs- und damit Dämpfungswirkung entfalten. Das erste und/oder das zweite Dämpfungselement 134, 136 ist mit einer Fliehkraftverstärkung ausgeführt, welche durch eine Art Pendel, welches auf eine oder mehrere in Achsrichtung verschiebbare Reiblamellen wirkt, in konstruktiv einfacher Weise bereitgestellt werden kann.
  • Die ersten und zweiten Druckfedern 124, 126 weisen eine Federrate von 50 Nm/Grad Drehwinkel auf, so dass die Resonanzfrequenz des Schwungrades im Bereich von 300 bis 400 U/min liegt.
  • Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Schwungrades, zu deren Erläuterung das Diagramm in 4 dient, ist damit wie folgt.
  • Es soll eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges in dem Betriebspunkt „0” gestartet werden, sind die Drehzahl und das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment M zunächst 0. In dem Intervall zwischen den Betriebspunkten „0” und „1” dreht ein Anlasser die Brennkraftmaschine bis in einen Bereich von etwa 150 bis 250 U/min, insbesondere 180 U/min, derart, dass ab diesem Zeitpunkt Zündungen eines Verbrennungsgemisches erfolgen können. In dem Intervall zwischen dem Betriebspunkten „1” und „2” erreicht die Brennkraftmaschine ihre Lehrlaufdrehzahl von etwa 750 U/min, wobei in den Intervallen „0”–„1” und „1”–„2” auftretende Drehungleichförmigkeiten in der Startstufe 110 gedämpft werden.
  • Hat die Brennkraftmaschine ihre Leerlaufdrehzahl erreicht, kann in einem Intervall „2”–„3” eine Aktion des Fahrbetriebes durchgeführt werden, wobei die Brennkraftmaschine ein positives Moment abgibt und beispielsweise auf eine Drehzahl von 1500 U/min beschleunigt wird. In dem Intervall „2”–„3” auftretende Drehungleichförmigkeiten werden durch die zweite Stufe 112, die als Fahrbetriebs-Entkopplung 114 ausgebildet ist, von dem Antriebsstrang entkoppelt, wobei die Fahrbetriebs-Entkoppelung 114 dämpfungsfrei arbeitet und sich die Startstufe 114 in einer Anschlagsposition befindet, so dass keine Dämpfung auftritt.
  • Ergibt sich nun eine Betriebssituation, beispielsweise ein Fahren hinter einem anderen Fahrzeug, in der ein Fahrzeug aus einem Zugbetrieb, das heißt aus einer Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine (Moment „plus”) in einen Schubbetrieb wechseln muss (Moment „minus”) – wie in dem Intervall „3”–„4” gezeigt, wirkt neben der Fahrbetriebs-Entkopplung 114 auch die Startstufe 110, in dem in der Startstufe 110 eine Dämpfung erfolgt. Eine solche Wirkung zeigen Schwungräder gemäß dem Stand der Technik nicht, denn bei diesen befinden sich die vorhandenen Dämpfungsfedern, die als Bogenfedern ausgebildet sind, in einem Zustand der Selbsthemmung und fallen durch einen Freiweg durch, was wegen der notwendigerweise harten Federn der Fahrbetriebs-Entkopplung 114 zu einem Brummen und zu Schlägen führt, die auch mit einem Verschleiß verbunden sind. Dagegen wirkt die Startstufe 110 gemäß der Erfindung mit ihrem gezielten Einsatz eines reibungsbehafteten Verdrehspieles dämpfend, und sie verbessert damit das Betriebsverhalten des Antriebsstrangs. Die Startstufe 110 wirkt in gleicher Weise bei einer erneuten Leistungsabforderung im Intervall „4”–„5”, so dass die Startstufe 110 mehr ist, als eine einfache Startstufe gemäß dem Stand der Technik.
  • Ein erfindungsgemäßes Schwungrad 200 gemäß einer in 2 anhand eines Ersatzschaltbildes gezeigten besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Schwungrad 100 gemäß der ersten Ausführungsform lediglich dadurch, dass die Positionen der ersten und zweiten Stufe 108, 112 bezüglich der Schwungradelemente getauscht ist, wobei dies auch mit einer Vertauschung der räumlichen Lage innerhalb des Schwungrades einhergeht. Für Elemente der zweiten Ausführungsform, die Elementen der ersten Ausführungsform entsprechen, sind daher Bezugszeichen verwendet worden, die gegenüber der ersten Ausführungsform um 100 erhöht sind. Auf die entsprechende Beschreibung wird hiermit ausdrücklich verwiesen und Bezug genommen.
  • Die Funktion des Schwungrades 200 ist entsprechend der Funktion des ersten Schwungrades 100, wobei wiederum auch die Startstufe 210 nicht nur in einer Startphase Wirkung entfaltet.
  • Wie die besonders bevorzugte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades 100 weist die besonders bevorzugte zweite Ausführungsform ein erstes Schwungradelement 202 und ein zweites Schwungradelement 204 gezeigt, die über ein dazwischen angeordnetes Feder- und Dämpfungssystem 206 miteinander verbunden sind. Das Feder- und Dämpfungssystem 206 weist eine erste Stufe 208, die als Startstufe 210 ausgebildet ist, sowie eine zweite Stufe 212 auf, die als Fahrbetriebs-Entkopplung 214 ausgebildet ist.
  • In dem Feder- und Dämpfungssystem 206 sind die erste und die zweite Stufe 208, 212, die in einem gemeinsamen Gehäuse (nicht gezeigt) ausgebildet sind, in Reihe geschaltet, wobei die Verbindung über ein Rotationselement 216 hergestellt ist.
  • Innerhalb des Gehäuses sitzt die zweite Stufe 212, die eingangsseitig mit dem ersten, als Rotationsmassekörper ausgebildeten Schwungradelement 202 verbunden ist, radial innerhalb der ersten Stufe 208, die ihrerseits ausgangsseitig mit dem zweiten Schwungradelement 204 verbunden ist, welches wiederum als Rotationsmasseelement ausgebildet ist.
  • Die zweite Stufe 212 ist aus mehreren reibungsfreien Druckfederpaaren 218 aufgebaut, wobei die Druckfederpaare 218 in Käfigen (nicht gezeigt) angeordnet sind, die einerseits durch eine Eingangsscheibe 220 und andererseits durch eine mit dem Rotationselement 216 verbundene Ausgangsscheibe 222 gebildet sind. Im Innern der Käfige stützen sich erste Druckfedern 224 und zweite Druckfedern 226 der Druckfederpaare 218 an einem Nulllageelement 228 ab. Erste und weite Druckfedern 224, 226 sind dabei also in Reihe geschaltet.
  • Die erste Stufe 208, die als nicht-federnde Dämpfungsstufe ausgebildet ist, ist ohne Federelemente ausgebildet. Die erste Stufe weist jedoch einen Anschlag 230 auf, der nach Art einer Steuerscheibe ausgebildet ist und ein Verdrehen der ersten Stufe 208 (Dämpfungsstufe) auf einen maximalen Verdrehwinkel begrenzt. Der Anschlag ist durch eine erste und eine zweite Scheibe 231, 232 gebildet, die um einen vorbestimmten Winkel gegeneinander um eine gemeinsame Achse verdrehbar sind.
  • Darüber hinaus weist die erste Stufe 208 ein erstes Dämpfungselement 234 sowie ein zweites Dämpfungselement 236 auf, die zueinander parallel geschaltet sind. Das erste Dämpfungselement 234 ist ein Reibungselement, welches aus Reiblamellen (nicht gezeigt) aufgebaut ist, welche bei jeder Verdrehung einer Ausgangsseite 238 relativ zu einer Eingangsseite 240 eine Reibung und damit eine Dämpfung erzeugen. Durch das erste Dämpfungselement 234 wird so ein erster Dämpfungsbereich geschaffen. Auch das zweite Dämpfungselement 236 weist Reiblamellen (nicht gezeigt) auf, welche jedoch erst nach Durchlaufen eines Verdrehspiels ihre Reibungs- und damit Dämpfungswirkung entfalten. Das erste und/oder das zweite Dämpfungselement 234, 236 ist mit einer Fliehkraftverstärkung ausgeführt, welche durch eine Art Pendel, welches auf eine oder mehrere in Achsrichtung verschiebbare Reiblamellen wirkt, in konstruktiv einfacher Weise bereitgestellt werden kann.
  • Ein Schwungrad 300 gemäß dem in 3 gezeigten Ersatzschaltbild entspricht in wesentlichen Elementen dem zuvor beschriebenen Schwungrad 200 gemäß der zweiten Ausführungsform, sodass zur Bezeichnung von Elementen des Schwungrades 300, die Elementen der ersten Ausführungsform entsprechen, Bezugzeichen verwendet worden sind, die um 100 erhöht worden sind. Auf die entsprechende Beschreibung wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen und verwiesen. Auch in der Funktion gleicht die dritte Ausführungsform den ersten beiden Ausführungsformen, wobei die Entkopplung allerdings besser ist. Bei allen bevorzugten Ausführungsformen ist wesentlich, dass in den Entkopplungsstufen eine Kopplung über eine Dämpfung nicht besteht.
  • Das Schwungrad 300 weist zwischen einem ersten Schwungradelement 302 und einem zweiten Schwungradelement 304 ein Feder- und Dämpfungssystem 306 auf, bei dem eine erste Stufe 308 und eine zweite Stufe 312 sowie zusätzlich zu der zweiten Ausführungsform eine dritte Stufe 350 gebildet sind. Die erste und zweite Stufe 308, 312 entsprechen im Aufbau und ihrer relativen Lage der ersten und zweiten Stufe 208, 212 der zweiten Ausführungsform, sodass auf diese Ausführungsform diesbezüglich ausdrücklich Bezug genommen und verwiesen wird.
  • Wie bei der besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform sind die erste Stufe 308 als Startstufe 310 und die eine zweite Stufe 312 als Fahrbetriebs-Entkopplung 314 ausgebildet ist.
  • In dem Feder- und Dämpfungssystem 306 sind die erste und die zweite Stufe 308, 312, die in einem gemeinsamen Gehäuse (nicht gezeigt) ausgebildet sind, in Reihe geschaltet, wobei die Verbindung über ein Rotationselement 316 hergestellt ist.
  • Innerhalb des Gehäuses sitzt die zweite Stufe 312, die eingangsseitig mit dem ersten, als Rotationsmassekörper ausgebildeten Schwungradelement 302 verbunden ist, radial innerhalb der ersten Stufe 308.
  • Die zweite Stufe 312 ist aus mehreren reibungsfreien Druckfederpaaren 318 aufgebaut, wobei die Druckfederpaare 318 in Käfigen (nicht gezeigt) angeordnet sind, die einerseits durch eine Eingangsscheibe 320 und andererseits durch eine mit dem Rotationselement 316 verbundene Ausgangsscheibe 322 gebildet sind. Im Innern der Käfige stützen sich erste Druckfedern 324 und zweite Druckfedern 326 der Druckfederpaare 318 an einem Nulllageelement 328 ab. Erste und weite Druckfedern 324, 326 sind dabei also in Reihe geschaltet.
  • Die erste Stufe 308, die als nicht-federnde Dämpfungsstufe ausgebildet ist, ist ohne Federelemente ausgebildet. Die erste Stufe 308 weist jedoch einen Anschlag 330 auf, der nach Art einer Steuerscheibe ausgebildet ist und ein Verdrehen der ersten Stufe 308 (Dämpfungsstufe) auf einen maximalen Verdrehwinkel begrenzt. Der Anschlag ist durch eine erste und eine zweite Scheibe 331, 332 gebildet, die um einen vorbestimmten Winkel gegeneinander um eine gemeinsame Achse verdrehbar sind.
  • Darüber hinaus weist die erste Stufe 308 ein erstes Dämpfungselement 334 sowie ein zweites Dämpfungselement 336 auf, die zueinander parallel geschaltet sind. Das erste Dämpfungselement 334 ist ein Reibungselement, welches aus Reiblamellen (nicht gezeigt) aufgebaut ist, welche bei jeder Verdrehung einer Ausgangsseite 338 relativ zu einer Eingangsseite 340 eine Reibung und damit eine Dämpfung erzeugen. Durch das erste Dämpfungselement 334 wird so ein erster Dämpfungsbereich geschaffen. Auch das zweite Dämpfungselement 336 weist Reiblamellen (nicht gezeigt) auf, welche jedoch erst nach Durchlaufen eines Verdrehspiels ihre Reibungs- und damit Dämpfungswirkung entfalten. Das erste und/oder das zweite Dämpfungselement 334, 336 ist mit einer Fliehkraftverstärkung ausgeführt, welche durch eine Art Pendel, welches auf eine oder mehrere in Achsrichtung verschiebbare Reiblamellen wirkt, in konstruktiv einfacher Weise bereitgestellt werden kann. Durch die gestufte Spielreibung in der ersten Stufe 308 wird die Zwischenflanschresonanz gedämpft und die Gesamtresonanzfrequenz des Schwungrades 300 abgesenkt. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn eine Antriebsmaschine in einen untertourigen Bereich unterhalb der Leerlaufdrehzahl gerät.
  • Die zusätzlich vorhandene dritte Stufe 350 ist zu der ersten Stufe 308 an deren Ausgangsseite in Reihe geschaltet, und sie befindet sich radial außerhalb der ersten Stufe 308. Die dritte Stufe 350 kann als zusätzliche Entkopplungsstufe bezeichnet werden.
  • Die dritte Stufe 350 weist ein Federelement 352 auf, welches reibungs- und dämpfungsfrei ausgebildet und insbesondere als Biegedrehfeder oder Schraubendrehfeder ausgebildet ist.
  • Bei allen besonders bevorzugten Ausführungsformen wird ein bestehender Zielkonflikt zwischen einer möglichst hohen Reibung (Dämpfung) bei einer Resonanzdrehzahl einerseits und einer möglichst geringen Reibung im Fahrbetrieb in einem besonders günstigen Verhältnis gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Schwungrad und insbesondere dessen besonders bevorzugte Ausführungsformen sind vorzugsweise für Antriebsstränge eines Personenkraftwagens mit 4-Zylinder oder 6-Zylinderantrieb und Schaltgetriebe vorgesehen, sie können aber auch vorteilhaft im Zusammenhang mit Wandlern und/oder Hybridantrieben eingesetzt werden.
  • 100
    Schwungrad
    102
    erstes Schwungradelement
    104
    zweites Schwungradelement
    106
    Feder- und Dämpfelement
    108
    erste Stufe
    110
    Startstufe
    112
    zweite Stufe
    114
    Fahrbetriebs-Entkopplung
    116
    Rotationselement
    118
    Druckfederpaar
    120
    Eingangsseite
    122
    Ausgangsseite
    124
    erste Druckfeder
    126
    zweite Druckfeder
    128
    Nulllageelement
    130
    Anschlag
    131
    erste Scheibe
    132
    zweite Scheibe
    134
    erstes Dämpfungselement
    136
    zweites Dämpfungselement
    138
    Ausgangsseite
    140
    Eingangsseite
    200
    Schwungrad
    202
    erstes Schwungradelement
    204
    zweites Schwungradelement
    206
    Feder- und Dämpfelement
    208
    erste Stufe
    210
    Startstufe
    212
    zweite Stufe
    214
    Fahrbetriebs-Entkopplung
    216
    Rotationselement
    218
    Druckfederpaar
    220
    Eingangsseite
    222
    Ausgangsseite
    224
    erste Druckfeder
    226
    zweite Druckfeder
    228
    Nulllageelement
    230
    Anschlag
    231
    erste Scheibe
    232
    zweite Scheibe
    234
    erstes Dämpfungselement
    236
    zweites Dämpfungselement
    238
    Ausgangsseite
    240
    Eingangsseite
    300
    Schwungrad
    302
    erstes Schwungradelement
    304
    zweites Schwungradelement
    306
    Feder- und Dämpfelement
    308
    erste Stufe
    310
    Startstufe
    312
    zweite Stufe
    314
    Fahrbetriebs-Entkopplung
    316
    Rotationselement
    318
    Druckfederpaar
    320
    Eingangsseite
    322
    Ausgangsseite
    324
    erste Druckfeder
    326
    zweite Druckfeder
    328
    Nulllageelement
    330
    Anschlag
    331
    erste Scheibe
    332
    zweite Scheibe
    334
    erstes Dämpfungselement
    336
    zweites Dämpfungselement
    338
    Ausgangsseite
    340
    Eingangsseite
    350
    dritte Stufe
    352
    Federelement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 3545857 C1 [0003]
    • - DE 3609149 C2 [0004]

Claims (8)

  1. Schwungrad, mit einem ersten Schwungradelement (102; 202; 302;), einem zweiten Schwungradelement (104; 204; 304) sowie einem dazwischen angeordneten Feder- und Dämpfungssystem (106; 206; 306), welches eine erste und eine zweite Stufe (108, 112; 208; 212; 308, 312) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (108; 208; 308) als nicht-federnde Dämpfungsstufe ausgebildet und dass die zweite Stufe (112; 212; 312) dämpfungsarm, insbesondere dämpfungsfrei ausgebildet ist, wobei die erste Stufe (108; 208; 308) und zweite Stufe (112; 212; 312) in Reihe geschaltet sind.
  2. Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsstufe einen Anschlag (130; 230; 330) aufweist, welcher ein Verdrehen der Dämpfungsstufe auf einen maximalen Verdrehwinkel begrenzt.
  3. Schwungrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stufe (112; 212; 312) mindestens ein erstes, vorzugsweise mehrere Druckfederpaare (118; 218; 318) aufweist.
  4. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Stufe (108, 112; 208; 212; 308, 312) bezüglich einer gemeinsamen Rotationsachse auf unterschiedlichen Wirkradien angeordnet sind, wobei die zweite Stufe (112; 212; 312) vorzugsweise auf einem größeren Wirkradius, insbesondere gegenüber der ersten Stufe (108; 208; 308) radial außen angeordnet ist.
  5. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Stufe (350) vorgesehen ist, die als reibungsarme, insbesondere reibungsfreie Entkopplungsstufe ausgebildet und zu der ersten Stufe (308) der zweiten Stufe gegenüberliegend vorzugsweise sekundärseitig in Reihe geschaltet ist.
  6. Schwungrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Dämpfungsstufe als Dämpfungselement mindestens ein Reibungselement (134, 136; 234, 236; 334, 336) aufweist.
  7. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die Dämpfungsstufe mindestens einen ersten und einen zweiten Dämpfungsbereich aufweist, wobei vorzugsweise die Wirkung der Dämpfungsbereiche in Abhängigkeit von einem Verdrehwinkel einsetzt, wobei dazu vorzugsweise der zweite Dämpfungsbereich Wirkelemente aufweist, die erst nach Durchlaufen eines Verdrehspiels ihre Wirkung entfalteten.
  8. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die die Dämpfungsstufe mindestens ein Dämpfungselement aufweist, dessen Dämpfung mit zunehmender Fliehkraft ansteigt.
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