DE102009038189A1

DE102009038189A1 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102009038189A1
Application number: DE102009038189A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Mende; Catalin Laurentiu Tibuh; Ion Lucian Buzea
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2010-04-29

Abstract

Drehschwingungsdämpfer zum Ausgleich von Drehmomentschwankungen einer drehbaren Welle, wobei der Drehschwingungsdämpfer mindestens einen Energiespeicher umfasst, der ein von einer Drehstellung der Welle abhängiges Moment auf diese ausübt. Um das Moment an die aktuelle Drehzahl anzupassen, wird die Wirkung des zumindest einen Energiespeichers während des Betriebs des Drehschwingungsdämpfers gesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit zumindest einer mit einer drehenden Welle umlaufenden Kurvenscheibe und zumindest einem gehäusefest angeordneten, mit einer Oberfläche der zumindest einen Kurvenscheibe in Wirkverbindung stehendem Energiespeicher.
Zur Dämpfung von Wechselmomenten drehender Wellen, insbesondere bei Brennkraftmaschinen, werden im Stand der Technik entweder ausreichend große Schwungmassen verwendet, deren Drehträgheit groß ist gegenüber dem Wechselmoment, oder es werden zum Beispiel zwei Massenschwungräder verwendet, die durch gegeneinander gegen Federkraft und gegebenenfalls unter Dissipierung von Arbeit verdrehbare Massen eine Schwingungsdämpfung bewirken. Letztere sind bekannt als so genannte Zweimassenschwungräder (ZMS). Die Dämpfungswirkung der aus dem Stand der Technik bekannten Einrichtungen fußt auf der Drehträgheit der beteiligten Partner, eine durch schwankende Momente erzeugte Winkelbeschleunigung der Welle bzw. Kurbelwelle bewirkt also die Speicherung bzw. Rückgabe aus dem Speicher oder Dissipierung von Energie.
Einen alternativen Wirkungsmechanismus zur Schwingungsdämpfung sieht ein Drehschwingungsdämpfer vor, der auf einer drehbaren Welle, insbesondere einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei dieser mindestens einen Energiespeicher umfasst, der ein von einer Drehstellung der Welle abhängiges Moment auf diese ausübt. Die von dem Moment des Energiespeichers über eine Umdrehung der Welle verrichtete Arbeit ist dabei – abgesehen von Reibung – null. Die Wirkung des Drehschwingungsdämpfers ist nahezu unabhängig von der Winkelbeschleunigung der Welle und hängt in erster Näherung allein von deren Drehstellung ab. Der Energiespeicher umfasst mindestens ein Federelement, das über ein Kurvengetriebe mit der Welle in Wirkverbindung steht. Das Kurvengetriebe setzt die fortlaufende Drehung der Welle auf einfach zu realisierende Weise in ein wiederkehrendes Bewegungsmuster des Federelementes um. Das Kurvengetriebe ist vorzugsweise Teil eines Einmassenschwungrades, so dass das Einmassenschwungrad zumindest eine Kurvenbahn umfasst, die mit dem Federelement oder den Federelementen in Wirkverbindung steht. Die Federelemente sind auf einer Seite gehäusefest gelagert und stehen auf der anderen Seite mit dem Kurvengetriebe in Wirkverbindung, so dass diese je nach Drehstellung der Welle mehr oder minder weit federelastisch betätigt werden. Die Federelemente können Zugfedern, Druckfedern, Torsionsfedern oder dergleichen sein.
Bei derartigen Drehschwingungsdämpfern hat sich gezeigt, dass eine Abstimmung der Dämpfungseigenschaften, beispielsweise eine Steifigkeit der Federelemente über den gesamten Betriebsbereich der Antriebseinheit wie Brennkraftmaschine schwierig ist.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Weiterbildung eines derartigen Drehschwingungsdämpfers. Insbesondere soll eine Abstimmung des Drehschwingungsdämpfers über verschiedene Betriebsbereiche der Antriebseinheit ermöglicht werden.
Die Aufgabe wird durch einen Drehschwingungsdämpfer mit zumindest einer mit einer drehenden Welle umlaufenden Kurvenscheibe und zumindest einem gehäusefest angeordneten, mit einer Oberfläche der zumindest einen Kurvenscheibe in Wirkverbindung stehendem Energiespeicher gelöst, wobei der zumindest eine Energiespeicher bezüglich seiner Wirkung während des Betriebs steuerbar ist. Dies bedeutet, dass während des Betriebs des Drehschwingungsdämpfers die Wirkung des zumindest einen Energiespeichers von außen geändert werden kann. Beispielsweise kann die Wirkung des zumindest einen Energiespeichers über vorgegebene Betriebsbereiche wie Drehzahlen der Antriebseinheit ausgeschaltet und/oder dessen Vorspannung über vorgegebene Betriebsbereiche erhöht oder erniedrigt werden. Dabei stützt sich der zumindest eine Energiespeicher beispielsweise zwischen einer Rolle, die auf einer radial äußeren Laufbahn der zumindest einen Kurvenscheibe abrollt, und einem Widerlager ab und baut je nach Vorspannung unterschiedliche Auflagekräfte auf der Laufbahn der Kurvenscheibe auf. Die Auflagekraft wird weiterhin durch das Profil der Kurvenscheibe über den Umfang vorgegeben. Dabei können eine oder mehrere Rollen auf einer Kurvenscheibe abrollen und mehrere Kurvenscheiben beispielsweise axial nebeneinander um die Antriebswelle drehend angeordnet sein.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird das Widerlager von außen gesteuert verlagert, so dass während des Betriebs die Vorspannung eines oder mehrerer zwischen Rolle und Widerlager angeordneter Energiespeicher veränderbar ist. Der Energiespeicher kann dabei aus Federelementen, beispielsweise einer Druckfeder gebildet sein.
Der Drehschwingungsdämpfer kann eine oder mehrere auf eine oder mehrere Kurvenscheiben einwirkende Rolleneinheiten, die als Baueinheiten vorgefertigt sein können, aufweisen, die jeweils eine auf einer Rollenlaufbahn abrollende Rolle, zumindest einen diese mit dem Widerlager verspannenden Energiespeicher, das Widerlager und eine Beaufschlagungseinheit des Widerlagers enthalten, die in einem Gehäuse aufgenommen sind, wobei diese an einer Kupplungsglocke eines Getriebes zentriert aufgenommen ist. Hierzu können das Gehäuse und die Kupplungsglocke über zueinander korrespondierende Zentriermittel verfügen. Das Gehäuse kann beispielsweise mit der Kupplungsglocke verschraubt sein. Die Beaufschlagungseinheit enthält Mittel zur Verlagerung des Widerlagers. Beispielsweise bei Verwendung einer Druckfeder als Energiespeicher wird das Widerlager von der Beaufschlagungseinheit axial zur Längsachse der Druckfeder verlagert.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung einer Rolleneinheit sieht vor, dass in dem Gehäuse ein Federgehäuse mit der fest angebrachten Rolle axial verlagerbar gegenüber dem Gehäuse untergebracht ist, wobei sich der zumindest eine Energiespeicher mittels einer Stirnseite an dem Federgehäuse und mittels einer dieser gegenüberliegenden Stirnseite an dem hydraulisch von der Beaufschlagungseinheit beaufschlagten Widerlager abstützt.
Für eine derartige Rolleneinheit kann eine hydraulische oder pneumatische Betätigung des Widerlagers vorgesehen werden, indem die Beaufschlagungseinheit aus einer Kolben-/Zylindereinheit gebildet ist. Hierzu kann ein Kolben der Kolben-/Zylindereinheit aus einem das Widerlager enthaltenden Topf gebildet sein, der axial verlagerbar und dicht entlang eines mit dem Gehäuse fest verbundenen Zylinders abhängig von einem durch eine Druckzuführung zugeführten Druckmittel gleitet. Das Druckmittel wird dabei beispielsweise durch eine Pumpe, die von der Antriebseinheit oder einem separaten Elektromotor oder einem anderen Hilfsaggregat betrieben wird, vorgespannt und mittels eines Ventils gesteuert in den durch Kolben und Zylinder gebildeten Druckraum dosiert, wodurch abhängig vom anliegenden Druck das Widerlager axial verlagert und der Energiespeicher komprimiert wird, so dass dieser die am Federgehäuse angebrachte Rolle mit größerer Vorspannkraft gegen die Kurvenscheibe drückt. Der verbleibende Hub des Energiespeichers wird dabei vorteilhafterweise so ausgelegt, dass der durch das Profil der Kurvenscheibe vorgegebene axiale Weg der Rolle im elastischen Arbeitsbereich des Energiespeichers bleibt. Der Zylinder ist mit einem Deckel vorzugsweise einteilig ausgebildet, wobei der Deckel fest mit dem Gehäuse verbunden wird. Hierzu hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Deckel gegen einen Anschlag des Gehäuses verspannt wird und mittels eines Rings axial gesichert wird. Weiterhin ist vorteilhaft, wenn das Federgehäuse gegenüber dem Gehäuse verdrehgesichert ist.
Alternativ zur pneumatischen oder hydraulischen Steuerung der Wirkung des Energiespeichers kann das Widerlager durch eine Beaufschlagungseinheit betätigt werden, die aus ei nem elektrischen Antrieb gebildet ist. Der elektrische Antrieb kann aus einem Elektromagneten, einem Piezoelement oder dergleichen oder einem Elektromotor gebildet sein. Dabei hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der elektrische Antrieb radial innerhalb des zumindest einen Energiespeichers angeordnet ist. Beispielsweise kann ein Elektromotor radial innerhalb einer Schraubenfeder angeordnet werden, so dass die Ausnutzung dieses Raums eine Bauraumersparnis einbringt. Beispielsweise kann der elektrische Antrieb in Form eines Elektromotors zur Wandlung einer Drehbewegung in eine lineare, das Widerlager axial beaufschlagende Bewegung ein Getriebe enthalten, das ebenfalls im Wesentlichen innerhalb des Energiespeichers vorgesehen ist. Weiterhin kann zwischen einer Antriebswelle des Elektromotors und dem Widerlager eine Lastmomentsperre angeordnet sein, die bewirkt, dass bei vorgegebener Vorspannung und Abstellen der Bestromung keine Rückstellung des Elektromotors erfolgt. Alternativ kann ein selbsthemmendes Getriebe vorgesehen werden. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung eines Spindelgetriebes, Kugelumlaufgetriebes oder dergleichen zur Wandlung der Drehbewegung in eine lineare Bewegung erwiesen. Dabei kann diesen Getrieben ein weiteres Untersetzungsgetriebe zugeschaltet werden, das zwischen der Antriebswelle und dem Getriebe angeordnet sein kann und das in Verbindung mit dem Spindelgetriebe mehrere Umdrehungen des Elektromotors in eine kurze aber schnelle axiale Änderung des Widerlagers umsetzt. Hierzu hat sich insbesondere aus Platz- und Anordnungsgründen um die Rotorwelle ein Planetengetriebe als vorteilhaft erwiesen.
Die gehäuseseitige Befestigung des Elektromotors erfolgt beispielsweise indem der Stator oder das Gehäuse des Elektromotors fest an einem mit dem Gehäuse verbundenen Deckel befestigt wird. Eine von der Antriebswelle angetriebene, um den Stator angeordnete Hohlspindel kann zusätzlich verdrehbar und axial fest gelagert an diesem Deckel oder am Gehäuse aufgenommen sein. Zur Herstellung des Antriebs des Widerlagers kann die – vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer Lastmomentsperre und dem Planetengetriebe – von der Antriebswelle angetriebene Hohlspindel ein Außengewinde aufweisen, das mit einem Innengewinde einer mit dem Widerlager fest verbundenen Spindelhülse einen Wirkeingriff bildet.
Die elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betriebene Beaufschlagungseinheit kann so ausgelegt werden, dass sie von dem Steuergerät der Antriebseinheit gesteuert wird, so dass abhängig von der Betriebssituation der Antriebseinheit, beispielsweise drehzahlabhängig, abhängig von Laufunruhen, Betriebsdauer, Langzeiteffekten und dergleichen eine entsprechende Wirkung der Energiespeicher auf die Kurvenscheibe(n) eingestellt werden kann. Dabei werden in der pneumatischen und hydraulischen Betriebsweise entsprechende Druck vorgaben ausgegeben, wobei bei Verringerung des Drucks das Widerlager durch den Energiespeicher zurückgestellt wird, während bei Verwendung eines Elektromotors das Widerlager durch Wechsel der Drehrichtung in beide Richtungen aktiv verstellt werden kann und damit eine kürzere Reaktionszeit erzielbar ist. Bei Optimierung der Einstellzeiten kann eine Reaktion auf Zündaussetzer erfolgen, indem beispielsweise die Steifigkeit des Energiespeichers kurzfristig erniedrigt wird, so dass entsprechende Laufunruhen der Antriebseinheiten verringert werden können.
Alternativ oder zusätzlich zu der zuvor beschriebenen direkten Steuerung der Vorspannung der die Rollen beaufschlagenden Energiespeicher durch die aktive Verlagerung des Widerlagers kann erfindungsgemäß eine Steuerung der Wirkung des zumindest einen Energiespeichers in Abhängigkeit von der Fliehkraft erfolgen. Hierzu kann der zumindest eine Energiespeicher axial bezogen auf die Drehachse zumindest einer Kurvenscheibe fest angeordnet und zumindest eine Kurvenscheibe abhängig von der Fliehkraft axial verlagerbar sein. Dabei weist die zumindest eine Kurvenscheibe ein zu deren Drehachse geneigtes Kurvenprofil zur Ausbildung einer Lauffläche für den zumindest einen Energiespeicher beziehungsweise für die von diesem beaufschlagten Rolle auf. Infolge der fliehkraftbedingten Verlagerung einer Kurvenscheibe mit entsprechendem Profil rollt die Rolle je nach Neigung der Kurvenscheibe auf kleinerem oder größerem Laufradius ab, was eine stärkere Vorspannung des Energiespeichers zur Folge hat. Beispielsweise erhöht sich ein Laufbahnradius der vom zumindest einen Energiespeicher beaufschlagten, auf der zumindest einen Kurvenscheibe abrollenden Rolle mit zunehmender Fliehkraft oder erniedrigt sich ein Laufbahnradius der vom zumindest einen Energiespeicher beaufschlagten, auf der zumindest einen Kurvenscheibe abrollenden Rolle mit zunehmender Fliehkraft. In besonders vorteilhafter Weise kann der Neigungswinkel des Kurvenprofils gegenüber der Drehachse über den Umfang variieren, so dass nicht nur bei einer axialen Verlagerung unterschiedliche Wirkungen des Energiespeichers erzielt werden können sondern die Wirkung der Energiespeicher während der Umdrehung der Kurvenscheiben unterschiedlich stark ausfällt. So können beispielsweise bei unterschiedlichen Drehwinkeln die Neigungswinkel klein oder zu Null werden, so dass bei diesen Umdrehungswinkeln keine Fliehkraftabhängigkeit vorgesehen werden kann, während bei anderen Verdrehwinkeln eine starke Fliehkraftabhängigkeit vorgesehen wird, indem die Neigungswinkel groß gewählt werden. Die Verdrehwinkel können dabei beispielsweise den entsprechenden Arbeitspositionen der Kolben einer als Brennkraftmaschine ausgestalteten Antriebseinheit zugeordnet werden.
Die Einstellung der Axialverlagerung kann in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel erfolgen, indem die zumindest eine Kurvenscheibe von einem mit zumindest einem Fliehgewicht verbundenen Vertikalhebel entgegen der Wirkung eines axial wirksamen Energiespeichers axial verlagert wird. Bei geringerer Drehzahl und der damit verbundenen abnehmenden Fliehkraft stellt der vorgespannte Energiespeicher die Kurvenscheibe wieder entsprechend zurück. Es versteht sich, dass mehrere Kurvenscheiben mit unterschiedlichen Neigungswinkeln und unterschiedlichen axialen Verlagerungswegen vorgesehen werden können. Zur Einstellung des Axialweges können dabei unterschiedliche Übersetzungen der Vertikalhebel und/oder unterschiedliche Massen und/oder Anzahlen der Fliehgewichte vorgesehen werden. Unter einem Vertikalhebel ist eine Einrichtung zu verstehen, die abhängig von einer radialen Verlagerung eines Fliehgewichts einen axialen Weg erzeugt. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Vertikalhebel in einer Nut mit einem Axial- und Radialanteil geführt ist.
Nach einem weiteren erfinderischen Gedanken wird alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass zumindest eine axial fest und verdrehbar auf einer fest mit einer Antriebseinheit verbundene Primärschwungscheibe gelagerte Kurvenscheibe abhängig von der Fliehkraft fest mit der Primärschwungscheibe verbunden wird. Dabei kann die zumindest eine Kurvenscheibe mit zunehmender Fliehkraft der Primärschwungscheibe zu- oder abgekoppelt werden. Eine Koppelung einer Kurvenscheibe mit der Primärschwungscheibe erfolgt dabei beispielsweise mittels einer Formschlusskupplung. Hierbei kann an der Primärschwungscheibe zumindest ein Fliehgewicht angeordnet sein, das über einen Vertikalhebel einen Zahnkranz der Formschlusskupplung abhängig von der Fliehkraft axial verlagert. In vorteilhafter Weise wird die zumindest eine Kurvenscheibe vor Ausbildung eines Formschlusses mit der Primärschwungscheibe auf die Drehzahl der Primärschwungscheibe synchronisiert. Hierzu kann auf der Primärschwungscheibe drehfest und axial verlagerbar ein Synchronisierkonus vorgesehen sein, der einen Reibkontakt mit einer komplementär an der zumindest einen Kurvenscheibe angeordneten Konusfläche ausbildet, wenn der Zahnkranz von dem Fliehgewicht axial verlagert wird. Dabei kann zwischen dem Zahnkranz und dem Synchronisierkonus eine Kugel-/Feder-Verbindung wirksam sein, die bei einer axialen Verlagerung des Zahnkranzes den Synchronisierkonus elastisch mitnimmt und bei weiterer Verlagerung des Zahnkranzes vor dem Ausbilden des Formschlusses mit der Gegenverzahnung der Kurvenscheibe die beiden Reibflächen des Synchronisierkonus und der Konusfläche elastisch verspannt, wodurch der entstehende Reibkontakt die Kurvenscheibe auf die Drehzahl der Primärschwungscheibe einbremst.
Zur Verbesserung des Schwingungsverhaltens des Drehschwingungsdämpfers hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zum Start der Antriebseinheit die Kurvenscheibe(n) abgekoppelt werden. Hierzu kann bei einer Drehzahl der Antriebseinheit kleiner als einer Startdrehzahl die zumindest eine Kurvenscheibe abgekoppelt sein. Ist die Drehzahl der Antriebseinheit größer oder gleich der Startdrehzahl und kleiner einer Leerlaufdrehzahl der Antriebseinheit wird die Synchronisation der Kurvenscheibe(n) auf die Primärschwungscheibe eingeleitet. Steigt die Drehzahl auf Leerlaufdrehzahl oder darüber wird der Formschluss zwischen Primärschwungscheibe und der zumindest einen Kurvenscheibe durch Verzahnung der Schaltkupplung mit den beiden Zahnkränzen der Primärschwungscheibe und der Kurvenscheibe gebildet. Die Abstimmung des Ablaufs der den Formschluss bildenden Schaltkupplung erfolgt durch entsprechende Auslegung der Fliehgewichte und der Vertikalanker.
Alternativ zu Anordnungen mit über der Rollenachse der Rollen wirksamen angeordneten Energiespeichern können in vorteilhafter Weise Schlepphebel angeordnet werden, bei denen an einer Seite des Schlepphebels der Energiespeicher gehäusefest abgestützt und auf der anderen Seite die Beaufschlagungseinheit angreift, wobei die Hebelachse die Rolle aufnimmt.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 15 gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen schematisch im Teilschnitt dargestellten Drehschwingungsdämpfer mit einer Formschlusskupplung im Grundzustand,
2 den Drehschwingungsdämpfer der 1 bei kleineren Drehzahlen im Synchronisationszustand,
3 den Drehschwingungsdämpfer der 1 und 2 bei geschlossener Formschlusskupplung,
4 eine geschnittene Teilansicht eines Drehschwingungsdämpfers mit axial verlagerbarer Kurvenscheibe,
5 eine schematisch dargestellte Kurvenscheibe mit geneigter Rollenlaufbahn,
6 eine schematisch dargestellte Kurvenscheibe mit über den Umfang variierender Neigung der Rollenlaufbahn,
7 eine von außen hydraulisch steuerbare Rolleneinheit im druckbeaufschlagten Zustand,
8 die Rolleneinheit der 7 in druckentlastetem Zustand;
9 ein Diagramm der Kraftentwicklung einer Rolleneinheit der 7 und 8 bei unterschiedlichen Druckbelastungen,
10 eine von außen elektrisch steuerbare Rolleneinheit,
11 eine schematisch dargestellte Anordnung einer Rolleneinheit in Schwenkhebelausführung,
12 eine zu der in 11 dargestellten Rolleneinheit alternative Ausführung einer Rolleneinheit,
13 eine zu den in 11 und 12 dargestellten Rolleneinheiten alternative Ausführung einer Rolleneinheit,
14 eine zu den in 11 bis 13 dargestellten Rolleneinheiten alternative Ausführung einer Rolleneinheit und
15 eine schematische Darstellung eines Drehschwingungsdämpfers mit zwei Kurvenscheiben mit jeweils zwei in Schwenkhebelausführung ausgeführten Rolleneinheiten.
1 zeigt einen Drehschwingungsdämpfer 1 mit einer Primärschwungscheibe 2, die an einer nicht dargestellten Antriebseinheit befestigt ist. Radial außen ist an der Primärschwungscheibe 2 ein Anlasserzahnkranz 3 zum Start der Antriebseinheit vorgesehen. Radial innen ist die Primärschwungscheibe 2 zu einem um die Drehachse des Drehschwingungsdämpfers 1 angeordneten Flansch 4 erweitert, der die Sekundärschwungscheibe 5 mittels der Lagerung 6, die – wie gezeigt – eine Wälzlagerung oder eine Gleitlagerung sein kann, axial fest und gegenüber der Primärschwungscheibe 2 verdrehbar aufnimmt. Die Sekundärschwungscheibe 5 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Reibfläche 7 für eine Reibungskupplung auf. Gleichermaßen können auch abhängig von der Ausgestaltung eines Antriebsstrangs, in dem der Drehschwingungsdämpfer 1 angeordnet ist, andere Verbindungsmittel vorgesehen werden. Weiterhin sind der Sekundärschwungscheibe 5 zwei Kurvenscheiben 8, 9 zugeordnet, an denen radial außen jeweils Rollenlaufbahnen 10, 11 mit sich über den Umfang ändernden Radialprofilen angebracht sind. In einfacheren Ausführungsformen kann auch lediglich eine Kurvenscheibe vorgesehen sein. Auf den Rollenlaufbahnen 10, 11 rollen während einer Drehbewegung der Sekundärschwungscheibe 5 Rollen 12, 13 der Rolleneinheiten 14, 15 ab. Die Rollen 12, 13 sind mittels der Energiespeicher 16, 17 federbelastet und folgen dem Profil der Rollenlaufbahnen 10, 11. In nichtdargestellter Weise kann die Vorspannung der Energiespeicher 16, 17 von außen gesteuert werden, so dass die auf die Kurvenscheiben 8, 9 wirkenden Kräfte gesteuert werden können.
In dem gezeigten Drehschwingungsdämpfer 1 sind die Primärschwungscheibe 2 und die Sekundärschwungscheibe 5 mittels einer Formschlusskupplung 18 koppelbar. Dies bedeutet, dass je nach Schaltzustand der Formschlusskupplung 18 die schwingungsdämpfende Wirkung der in der Sekundärschwungscheibe 5 untergebrachten Rolleneinheiten 14, 15 in Verbindung mit den diesen zugeordneten Kurvenscheiben 8, 9 der Primärschwungscheibe 2 zu- oder weggeschaltet werden kann. Es versteht sich, dass eine Formschlusskupplung auch für jede einzelne Kurvenscheibe vorgesehen werden kann, so dass diese einzeln oder zusammen der Primärschwungscheibe 2 zugeschaltet werden können. Je nach Anforderung des Antriebsstrangs kann eine Abkopplung der Dämpfungswirkung bei unterschiedlichen Betriebszuständen des Antriebsstrangs erfolgen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Schaltung abhängig von der Fliehkraft, so dass eine Abkoppelung der Sekundärschwungscheibe 5 von der Primärschwungscheibe 2 bei niedrigen Drehzahlen – also geringen Fliehkräften – oder hohen Drehzahlen – also bei hohen Fliehkräften – erfolgen kann. Weiterhin kann im Gegensatz zum dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich eine Abkoppelung der Kurvenscheiben erfolgen, wobei der Drehmomenffluss zu nachgeordneten Antriebsstrangelementen wie Reibungskupplung und Getriebe erhalten bleiben kann.
Das gezeigte Ausführungsbeispiel sieht eine Abkoppelung der Sekundärschwungscheibe 5 samt den Kurvenscheiben 8, 9 bei stehender Antriebseinheit oder niedrigen Drehzahlen vor. Hierzu wird die Formschlusskupplung 18 von Fliehgewichten 19 gesteuert, die auf der Primärschwungmasse 2 radial begrenzt verlagerbar und im Sinne einer gewuchteten Anordnung über den Umfang verteilt sind. Die Fliehgewichte 19 lenken jeweils einen Vertikalhebel 20 an, der in einem Langloch 21 eines Steuerteils 22 geführt ist. Das Langloch 21 ist in Radial- und Axialrichtung orientiert und dient zur Wandlung der Radialbewegung der Fliehgewichte 19 in eine Axialbewegung des Steuerteils 22. Das Steuerteil 22 verlagert einen Zahnkranz 23 mit einer Außenverzahnung 24, die mit einer an der Sekundärschwungscheibe 5 angeordneten Innenverzahnung 25 zur Schaltung der Formschlusskupplung 18 einen Formschluss bildet.
Die Schaltung der Formschlusskupplung 18 erfolgt synchronisiert. Hierzu ist radial innerhalb des Zahnkranzes 23 auf dem Flansch 4 drehfest und axial verlagerbar beispielsweise mittels einer Keilverzahnung 26 ein Synchronisierkonus 27 vorgesehen, der eine Konusfläche 28 aufweist, die einen Reibeingriff mit einer komplementären, an der Sekundärscheibe 5 angeordneten Konusfläche 29 bildet. Die Steuerung des Synchronisierkonus 27 erfolgt mittels des Zahnkranzes 23 über die Kugel-/Feder-Verbindung 30. Bei einer Verlagerung des Zahnkranzes 23 nimmt die von dem Energiespeicher 31 in die Nut 32 des Zahnkranzes 23 gedrückte Kugel 33 durch Anlage an der Flanke 34 der in den Synchronisierkonus 27 eingebrachten und den Energiespeicher 31 aufnehmenden Nut 35 den Synchronisierkonus 27 bis zur Ausbildung der Anlage der beiden Konusflächen 28, 29 mit. Durch Ausbildung des Reibkontakts wird die Sekundärschwungscheibe 5 auf die Drehzahl der Primärschwungscheibe 2 eingebremst. Bei weiterer Verlagerung des Zahnkranzes 23 wird die Kugel 33 infolge der Anlage der Konusflächen 28, 29 entgegen der Wirkung des Energiespeichers 31 in die Nut 35 gedrückt, wodurch dieser vorgespannt wird.
In der 1 ist die Formschlusskupplung 18 geöffnet, die Fliehgewichte 19 sind in ihrer Ausgangsposition. Dies bedeutet, dass die Drehzahl des Drehschwingungsdämpfers 1 klein oder Null ist. Die Fliehgewichte 19 sind beispielsweise so eingestellt, dass sie erst bei Drehzahlen über der Startdrehzahl der Antriebseinheit beziehungsweise bei Drehzahlen größer den Drehzahlen des Starters verlagern, so dass ein Startvorgang mit noch nicht eigenständig drehender Antriebseinheit in abgekoppeltem Zustand der Sekundärschwungmasse erfolgt, so dass die entsprechende Last nicht von dem Starter aufgebracht werden muss.
2 zeigt den Drehschwingungsdämpfer 1 mit leicht radial verlagerten Fliehgewichten 19, die eine axiale Verlagerung des Steuerteils 22 entlang des Langlochs 21 und damit eine axiale Verlagerung des Zahnkranzes 23 bedingen. Mit diesem folgt auch der Synchronisierkonus 27 und bildet einen Reibeingreif der Konusflächen 28, 29 aus, der die Sekundärschwungscheibe 5 auf die Primärschwungscheibe 2 synchronisiert. Dieser Betriebszustand wird in vorteilhafter Weise einem Drehzahlbereich zugeordnet, der zwischen der Startdrehzahl des Starters oder der Antriebseinheit und der Leerlaufdrehzahl der Antriebseinheit liegt.
3 zeigt den Betriebszustand des Drehschwingungsdämpfers 1 bei Drehzahlen vorzugsweise größer oder gleich der Leerlaufdrehzahl. Die Fliehgewichte 19 sind dabei maximal ausgelenkt und befinden sich an einem nicht dargestellten radialen Anschlag der Primärschwungscheibe 2. Die Außenverzahnung 24 ist mit der Innenverzahnung 25 des Zahnkranzes 23 verzahnt und bildet einen Formschluss zwischen Primärschwungscheibe 32 und Sekundärschwungscheibe 5. Die schwingungsdämpfende Wirkung der Rolleneinheiten 14, 15 in Verbindung mit den Kurvenscheiben 8, 9 ist aktiv. Durch die axiale Verlagerung des Zahnkranzes 23 gegenüber dem durch Anschlag der Konusflächen 28, 29 begrenzten Wegs des Synchronisierkonus 27 wird die Kugel 33 von der Flanke 36 der Nut 32 unter Vorspannung des Energiespeichers 31 in der Nut 35 gehalten. Bei abnehmender Fliehkraft infolge sinkender Drehzahl wird die Formschlusskupplung 18 unter Wirkung des Energiespeichers 31 wieder ausgerückt. Alternativ oder zusätzlich können die Fliehgewichte 19 mittels der Fliehkraft entgegen gerichteten Energiespeichern in ihre Ausgangsstellung zurückgedrückt werden. Eine feste Verbindung zwischen Steuerteil 22 und Verzahnung 23 zieht dabei den Zahnkranz bei nachlassender Fliehkraft zurück oder unterstützt den Energiespeicher 31, der die Kugel 33 entlang der Flanke 36 in die Nut 32 drückt und dabei den Synchronisierkonus 27 wieder auf den Zahnkranz 23 axial positioniert. Es versteht sich, dass zur Unterstützung des Ausrückvorgangs auch an anderer Stelle axial wirksame Energiespeicher zwischen Primärschwungscheibe 2 und Sekundärschwungscheibe 5 vorgesehen werden können, die unter Fliehkrafteinwirkung vorgespannt werden.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Drehschwingungsdämpfers 101 mit einer axial begrenzt zwischen der Primärschwungscheibe 102 und der fest mit dieser verbundenen Sekundärschwungscheibe 105 verlagerbaren Kurvenscheibe 108. Die Kurvenscheibe 108 wird abhängig von der Fliehkraft axial verlagert, indem an der Sekundärschwungscheibe 105 angeordnete Fliehgewichte 109 in zu den Ausführungen der 1 bis 3 ähnlicher Weise einen Vertikalhebel 120 unter Fliehkrafteinfluss verlagern. Der in dem Langloch 121 des Steuerteils 122 geführte Vertikalhebel 120 wandelt die radiale Bewegung der Fliehgewichte 109 in eine axiale Bewegung des Steuerteils 122. Das Steuerteil 122 verlagert unter Fliehkrafteinwirkung die auf dem Flansch 104 zentrierte und gegen Verdrehung gesicherte Kurvenscheibe entgegen der Wirkung des axial wirksamen Energiespeichers 137, der sich an der Primärschwungscheibe 102 abstützt. Bei nachlassender Fliehkrafteinwirkung verlagert der Energiespeicher 137 die Kurvenscheibe 108 wieder in ihre Ausgangsposition.
Die Rollenlaufbahn 138 der Kurvenscheibe 108 für die nicht dargestellten Rolleneinheiten weist gegenüber einer Parallele der Drehachse des Drehschwingungsdämpfers 101 einen Neigungswinkel α auf, so dass die Rolle der fest montierten Rolleneinheit abhängig von der fliehkraftabhängigen Verlagerung der Kurvenscheibe 108 auf unterschiedlichen Radien geführt wird, was zu einer unterschiedlichen Vorspannung des Energiespeichers führt, der die Rolle radial verlagerbar entlang des über den Umfangs der Kurvenscheibe 108 variierenden Profils der Rollenlaufbahn 138 gegen diese bei wechselnden Radien verspannt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der durch den Neigungswinkel α bedingte Radius bei nicht durch Fliehkraft verlagerter Kurvenscheibe 108 kleiner als bei einer axialen Verlagerung dieser, so dass die Vorspannung der Energiespeicher der Rolleneinheiten geringer ist als bei großen Radien. Insgesamt wird dadurch der Drehschwingungsdämpfer 101 unter zunehmender Fliehkrafteinwirkung steifer.
5 zeigt schematisch die Kurvenscheibe 108 mit der geneigten Rollenlaufbahn 138. Über den Umfang weist die Kurvenscheibe 108 ein Profil 139 mit variierenden Radien zu deren Drehachse auf, so dass die federbelastenden, auf der Rollenlaufbahn 138 abrollenden Rollen über den Drehwinkel der Kurvenscheibe unterschiedliche Kräfte beziehungsweise Momente aufbringen. Die Radien der Kurvenscheibe 108 sind dabei an die Momentenentfaltung der Antriebseinheit über den Drehwinkel angepasst. Das gezeigte Ausführungsbeispiel ist beispielsweise an die Gaskräfte einer Brennkraftmaschine mit Hubkolben angepasst, so dass über Winkelbereiche, in denen die Brennkraftmaschine Arbeit leistet große Radien vorgesehen werden, bei denen der die Rolle beaufschlagende Energiespeicher vorgespannt wird. Dieser Energiespeicher wird bei kleineren Radien der Kurvenscheibe 108, die den Bereichen, in denen die Brennkraftmaschine keine Arbeit leistet zugeordnet werden, wieder entspannt und überträgt dabei Moment auf die Kurvenscheibe 108. Zur besseren Kompensation der verschiedenen Betriebszustände der Antriebseinheit können mehrere gegeneinander um die Drehachse verdrehte Kurvenscheiben 108 und/oder mehrere, über den Umfang angeordnete Rolleneinheiten vorgesehen werden. Weiterhin können die Rolleneinheiten bezüglich der wirksamen Federsteifigkeit von außen steuerbar ausgestaltet werden.
6 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Kurvenscheibe 108a. In diesem Ausführungsbeispiel weist die geneigte Rollenlaufbahn 138a zusätzlich über den Umfang variierende Neigungswinkel α₁, α₂ auf, so dass abhängig von der axialen Verlagerung der Kurvenscheibe 108a entsprechend den Ausführungen der 4 bei vorgegebenen Drehwinkeln die den Rollen zugeordneten Energiespeicher unterschiedlich stark vorgespannt werden. Auf diese Weise können sich über die Drehzahl ändernde Drehschwingungsintensitäten besser kompensiert werden.
7 zeigt eine vorteilhafte Rolleneinheit 14a, wie sie beispielsweise für die Drehschwingungsdämpfer 1 und 101 eingesetzt werden kann. Die Rolleneinheit 14a ist als Baueinheit mit einem Gehäuse 41 ausgebildet, das mittels der Zentriernocken 42 zentriert in einer Öffnung 44 der Kupplungsglocke 43 aufgenommen ist, beispielsweise mit dieser verschraubt ist. In dem Gehäuse 41 ist verdrehgesichert und axial begrenzt verlagerbar ein Federgehäuse 45 aufgenommen, an dem mittels einer Traverse 46 die Rolle 12a verdrehbar aufgenommen ist. Die Rolle 12a rollt auf der Rollenlaufbahn 10a der Kurvenscheibe 8a ab. Dabei wird die Rolle 12a von dem Energiespeicher 16a in Form einer Druckfeder beaufschlagt, so dass diese auch bei den variierenden Radien der Rollenlaufbahn 10a unter Vorspannung auf der Rollenlaufbahn 10a abrollt. Dabei wird der zwischen dem Widerlager 47 und dem Federgehäuse 45 verspannte Energiespeicher 16a wechselnd vorgespannt und überträgt abhängig von dessen aktueller Vorspannung über den Drehwinkel der Kurvenscheibe 8a wechselnden Momente auf diese.
Die Wirkung des Energiespeichers 16a ist von außen mittels der hydraulischen oder pneumatischen Beaufschlagungseinheit 40 steuerbar, indem das Widerlager 47 radial zur Drehachse der Kurvenscheibe 8a beziehungsweise axial zur Achse des Energiespeichers 16a verlagerbar ausgestaltet ist. Hierzu weist das Widerlager 47 einen vorzugsweise tiefgezogenen Topf 48 auf, in dem ein fest mit dem Gehäuse 41 verbundener Zylinder 51 unter Bildung einer Druckkammer 49 angeordnet und mittels der Dichtung 50 gegen den Topf 48 abgedichtet ist. Der Zylinder 51 ist einteilig mit einem Deckel 52 verbunden, der mit dem Gehäuse 41 verbunden, beispielsweise verschraubt ist. Durch Deckel 52 und Zylinder 51 führt eine Druckleitung 53 in die Druckkammer 49. Die Druckleitung 53 ist mit einer nicht dargestellten Druckversorgungseinrichtung wie Pumpe verbunden, der ein Ventil zur Steuerung der Druckmittelzufuhr nachgeschaltet ist. Die Steuerung des Ventils erfolgt durch ein Steuergerät, beispielsweise das Steuergerät der Antriebseinheit.
Die 7 zeigt die Rolleneinheit 14a im druckbeaufschlagten Zustand. Entsprechend ist die Druckkammer vom Druckmittel druckbeaufschlagt, so dass sich der Topf 48 axial verlagert, wodurch das Widerlager 47 den Energiespeicher 16a weiter vorspannt. Durch die Vorspannung wird die Rolle 12a mit höherer Kraft gegen die Rollenlaufbahn 10a gepresst, so dass der Drehschwingungsdämpfer (1, 101, 1 und 4) eine steifere Kennlinie erhält.
8 zeigt die Rolleneinheit 14a aus einer anderen Perspektive und im nicht druckbeaufschlagten Zustand. Hierbei ist das Volumen der Druckkammer 49 auf ein Minimum beschränkt und das Widerlager 47 schlägt an einem axialen Absatz 54 des Deckels 52 an. In diesem Zustand ist der Energiespeicher 16a wenig vorgespannt, was eine entsprechend weiche Kennlinie des Drehschwingungsdämpfers zur Folge hat. Die Rolle 12a weist ein abgeschrägtes Profil zur Verwendung für eine Kurvenscheibe mit einem Neigungswinkel auf, wie sie beispielsweise in 5 gezeigt ist.
9 zeigt ein Diagramm zur Verdeutlichung der Wirkung der gesteuerten Vorspannung eines Energiespeichers wie er beispielsweise in der Rolleneinheit 14a der 7 und 8 gezeigt ist. Gezeigt sind die Vorspannkräfte F₁, F₂, F₃ in der Druckkammer 49 und die sich daraus einstellenden Vorspannwegen s₁, s₂, s₃ des Energiespeichers 16a. Wird ein mittlerer Druck mit einer mittleren Vorspannkraft F₁ eingestellt, resultiert der Vorspannweg s₁. Die durchgezogene Markierung 55 umreißt die Entwicklung der Vorspannkraft F₁ bei variieren den Radien der Kurvenscheibe. Wird die Druckkammer vollständig vorgespannt, resultiert ein langer Vorspannweg s₂ mit entsprechend hoher Vorspannkraft F₂. Entsprechend der gestrichelten Markierung 56 resultiert bei kleinen Wegänderungen bereits eine hohe Vorspannkraftänderung, so dass eine steifere Dampfercharakteristik entsteht. Hingegen ist bei kleinen Vorspannwegen s₃, also bei nicht verlagertem Topf 48 und nicht vorgespannter Druckkammer 49 der Energiespeicher minimal vorgespannt, woraus eine geringe Vorspannkraft F₃ bei einem weichen Dämpferverhalten entsprechend der gestrichelten Markierung 57 resultiert.
10 zeigt eine zur Rolleneinheit 14a der 7 und 8 alternative Rolleneinheit 14b mit einer elektrischen Beaufschlagungseinheit 40a. Hierzu ist an dem Gehäuse 41 ein Halter 58 aufgenommen, an dem ein Elektromotor 59, beispielsweise mittels eines Gehäuses oder Stators aufgenommen ist. Der Elektromotor 59 wird im Wesentlichen radial innerhalb des Energiespeichers 16a aufgenommen und weist einen Rotor mit einer Antriebswelle 60 auf, die mittels der Lastmomentensperre 61 im nicht bestromten Zustand vor einem Zurückdrehen im vorgespannten Zustand des Energiespeichers 16a gehindert wird. Alternativ kann ein selbsthemmendes Getriebe zwischengeschaltet werden. Anschließend ist der Antriebswelle 60 ein Untersetzungsgetriebe 62 nachgeschaltet, dessen Ausgangsteil ein Spindelgetriebe 64 zur Verlagerung des Widerlagers 47 antreibt. Beispielsweise kann das Untersetzungsgetriebe – wie gezeigt – in Form eines Planetengetriebes 63 ausgestaltet sein, wobei dessen Sonnenrad von der Antriebswelle 60 angetrieben und dessen Hohlrad mit der Hohlspindel 65 des Spindelgetriebes 64 verbunden ist oder diese bildet. Die Hohlspindel 65 ist um den Elektromotor 59 angeordnet und in dem Halter 58 axial fest und verdrehbar, beispielsweise mittels einer Vierpunktlagerung gelagert. Die Hohlspindel 65 weist ein Außenprofil auf, das mit einer Spindelhülse 67 und Umlaufkugeln 68 ein Kugelumlaufgetriebe als Spindelgetriebe 64 bildet. Die Spindelhülse 67 weist einen Ansatz 69 auf, der einerseits das Widerlager 47 des Energiespeichers 16a beaufschlagt und andererseits die Spindelhülse 67 in dem Federgehäuse 45 zentriert.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Energiespeicher 16a mit dem Hub h der Spindelhülse 67 gegenüber dem Gehäuseanschlag 70 vorgespannt. Die Verstellung der Vorspannung kann in beide Richtungen aktiv durch Drehrichtungsumkehr des Elektromotors 59 erfolgen.
Die 11 bis 14 zeigen alternative Ausführungsbeispiele zu den Rolleneinheiten 14a, 14b in Form von Rolleneinheiten 214a, 214b, 214c, 214d, die jeweils als Varianten von Schlepphebeln ausgebildet sind.
Im Einzelnen zeigt 11 die Rolleneinheit 214a, bei dem die Drehachse 271 des Schlepphebels 272a gehäusefest angeordnet ist. Der Energiespeicher 216a ist zwischen der Drehachse 271 und der am anderen Ende des Schlepphebels 272a angeordneten Rolle 212 vorgesehen, die auf der Kurvenscheibe 208 abrollt. Der Energiespeicher 216a ist in einem Gehäuse 241a untergebracht, das zugleich als hydrostatischer Arbeitszylinder 248a mit einem darin axial verlagerbaren, den Energiespeicher 216a beaufschlagenden und vorspannenden Kolben 251a ausgebildet ist, so dass bei Zufuhr von Druckmedium in die Druckkammer 247a die Vorspannung des Energiespeichers 216a steuerbar ist. Zum Ausgleich des Längenspiels des Schlepphebels 272a ist der Energiespeicher längs des Schlepphebels 272a begrenzt verlagerbar.
12 zeigt eine Rolleneinheit 214b mit getrenntem Energiespeicher 216b und Arbeitszylinder 248b. Dabei stützt sich der Energiespeicher 216b zwischen dem Schlepphebel 272b und dem Gehäuse ab. Der Arbeitszylinder 248b zur Steuerung der Vorspannung des Energiespeichers 216b ist an dem den Drehpunkt 271 des Schlepphebels 272b bildenden Ende angeordnet. Das gegenüberliegende Ende trägt die Rolle 212. Zum Ausgleich des Längenspiels des Schlepphebels 272b ist der Energiespeicher längs des Schlepphebels 272b begrenzt verlagerbar.
Die Rolleneinheit 214c der 13 enthält eine an der Drehachse 271 angeordnete Rolle 212. Der Energiespeicher 216c ist an einem Ende des Schlepphebels 272c und der Arbeitszylinder 248c an dessen gegenüberliegendem Ende angeordnet.
Die Rolleneinheit 214d der 14 enthält den Arbeitszylinder 248d an der Drehachse 271 des Schlepphebels 272d. Der Energiespeicher 216d und die Rolle 212 sind an den gegenüberliegenden Enden des Schlepphebels 272d angeordnet. Zum Ausgleich des Längenspiels des Schlepphebels 272d ist der Energiespeicher 216d längs des Schlepphebels 272d begrenzt verlagerbar.
15 zeigt schematisch einen beispielsweise mehrere Rolleneinheiten 214d der 13 enthaltenden Drehschwingungsdämpfer 201 mit zwei zueinander um die Drehachse 273 verlagerten Kurvenscheiben 208, 209. Jeweils zwei Rolleneinheiten 214c rollen auf den beiden Kurvenscheiben 208, 209 ab. Die Rolleneinheiten 214c sind über den Umfang verteilt angeordnet und einzeln oder zusammen mit Druck zur Vorspannung der Energiespeicher 216c beaufschlagbar. Zur schnellen Steuerung des Drucks in den Arbeitszylindern 248c sind die Kolben 251a jeweils beidseitig mit Druck beaufschlagbar.

1: Drehschwingungsdämpfer
2: Primärschwungscheibe
3: Anlasserzahnkranz
4: Flansch
5: Sekundärschwungscheibe
6: Lagerung
7: Reibfläche
8: Kurvenscheibe
8a: Kurvenscheibe
9: Kurvenscheibe
10: Rollenlaufbahn
10a: Rollenlaufbahn
11: Rollenlaufbahn
12: Rolle
12a: Rolle
13: Rolle
14: Rolleneinheit
14a: Rolleneinheit
14b: Rolleneinheit
15: Rolleneinheit
16: Energiespeicher
16a: Energiespeicher
17: Energiespeicher
18: Formschlusskupplung
19: Fliehgewicht
20: Vertikalhebel
21: Langloch
22: Steuerteil
23: Zahnkranz
24: Außenverzahnung
25: Innenverzahnung
26: Keilverzahnung
27: Synchronisierkonus
28: Konusfläche
29: Konusfläche
30: Kugel-/Feder-Verbindung
31: Energiespeicher
32: Nut
33: Kugel
34: Flanke
35: Nut
36: Flanke
40: Beaufschlagungseinheit
40a: Beaufschlagungseinheit
41: Gehäuse
42: Zentriernocken
43: Kupplungsglocke
44: Öffnung
45: Federgehäuse
46: Traverse
47: Widerlager
48: Topf
49: Druckkammer
50: Dichtung
51: Zylinder
52: Deckel
53: Druckleitung
54: Absatz
55: Markierung
56: Markierung
57: Markierung
58: Halter
59: Elektromotor
60: Antriebswelle
61: Lastmomentsperre
62: Untersetzungsgetriebe
63: Planetengetriebe
64: Spindelgetriebe
65: Hohlspindel
66: Außenprofil
67: Spindelhülse
68: Umlaufkugeln
69: Ansatz
70: Gehäuseanschlag
101: Drehschwingungsdämpfer
102: Primärschwungscheibe
104: Flansch
105: Sekundärschwungscheibe
108: Kurvenscheibe
108a: Kurvenscheibe
109: Fliehgewicht
120: Vertikalhebel
121: Langloch
122: Steuerteil
137: Energiespeicher
138: Rollenlaufbahn
138a: Rollenlaufbahn
201: Drehschwingungsdämpfer
208: Kurvenscheibe
209: Kurvenscheibe
212: Rolle
214a: Rolleneinheit
214b: Rolleneinheit
214c: Rolleneinheit
214d: Rolleneinheit
216a: Energiespeicher
216b: Energiespeicher
216c: Energiespeicher
216d: Energiespeicher
241a: Gehäuse
247a: Druckkammer
248a: Arbeitszylinder
248b: Arbeitszylinder
248c: Arbeitszylinder
248d: Arbeitszylinder
251a: Kolben
271: Drehachse
272a: Schlepphebel
272b: Schlepphebel
272c: Schlepphebel
272d: Schlepphebel
F₁: Vorspannkraft
F₂: Vorspannkraft
F₃: Vorspannkraft
h: Hub
s₁: Vorspannweg
s₂: Vorspannweg
s₃: Vorspannweg
α: Neigungswinkel
α₁: Neigungswinkel
α₂: Neigungswinkel

Claims

Drehschwingungsdämpfer (1, 101, 201) mit zumindest einer mit einer drehenden Welle umlaufenden Kurvenscheibe (8, 8a, 108, 108a, 208, 209) und zumindest einem gehäusefest angeordneten, mit einer Oberfläche der zumindest einen Kurvenscheibe (8, 8a, 108, 108a, 208, 209) in Wirkverbindung stehendem Energiespeicher (16, 16a, 17, 216a, 216b, 216c, 216d), dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Energiespeicher (16, 16a, 17, 216a, 216b, 216c, 216d) bezüglich seiner Wirkung während des Betriebs steuerbar ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101, 201) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Energiespeicher (16, 16a, 17, 216a, 216b, 216c, 216d) zwischen einer sich auf der Kurvenscheibe (8, 8a, 108, 108a, 208, 209) abrollenden Rolle (12, 12a, 13, 212) und einem Widerlager (47) abstützt.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101, 201) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (47) entlang der Wirkungsrichtung des zumindest einen Energiespeichers (16, 16a, 17, 216a, 216b, 216c, 216d) verlagerbar ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101, 201) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorspannung des zumindest einen Energiespeichers (16, 16a, 17, 216a, 216b, 216c, 216d) gesteuert wird.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101, 201) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rolleneinheit (14, 14a, 15, 214a, 214b, 214c, 214d) zur Beaufschlagung einer Kurvenscheibe (8, 8a, 108, 108a, 208, 209) die Rolle (12, 12a, 13, 212), den zumindest einen Energiespeicher (16, 16a, 17, 216a, 216b, 216c, 216d), das Widerlager (47) und eine Beaufschlagungseinheit (40, 40a) des Widerlagers (47) sowie ein Gehäuse (41) enthält und dieses an einer Kupplungsglocke (43) eines Getriebes zentriert aufgenommen ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101, 201) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (47) mittels der Beaufschlagungseinheit (40, 40a) axial verlagert wird.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101, 201) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (41) ein Federgehäuse (45) mit der fest angebrachten Rolle (12a) axial verlagerbar untergebracht ist, wobei sich der zumindest eine Energiespeicher (16a) mittels einer Stirnseite an dem Federgehäuse (45) und mittels einer dieser gegenüberliegenden Stirnseite an dem hydraulisch von der Beaufschlagungseinheit (40) beaufschlagten Widerlager (47) abstützt.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101, 201) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagungseinheit (40) aus einer Kolben-/Zylindereinheit (30) gebildet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolben der Kolben-/Zylindereinheit (30) aus einem das Widerlager (47) enthaltenden Topf (48) gebildet ist, der axial verlagerbar und dicht entlang eines mit dem Gehäuse (41) fest verbundenen Zylinders (51) abhängig von einem durch eine Druckzuführung zugeführten Druckmittels gleitet.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (51) mit einem mit dem Gehäuse (41) verbundenen Deckel (52) einteilig ausgebildet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagungseinheit (40a) aus einem elektrischen Antrieb gebildet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb radial innerhalb des zumindest einen Energiespeichers (16a) angeordnet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb ein Elektromotor (59) ist und zwischen diesem und dem Widerlager (47) ein Getriebe zur Wandlung einer Drehbewegung in eine lineare, das Widerlager (47) axial beaufschlagende Bewegung vorgesehen ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Antriebswelle (60) des Elektromotors (59) und dem Widerlager (47) eine Lastmomentsperre (61) angeordnet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Spindelgetriebe (64) oder Kugelumlaufgetriebe ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebswelle (60) und dem Getriebe ein zusätzliches Untersetzungsgetriebe (62) vorgesehen ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (62) ein Planetengetriebe (63) ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stator des Elektromotors (59) fest an einem mit dem Gehäuse (41) verbundenen Halter (58) und eine von der Antriebswelle (60) angetriebene, um den Stator angeordnete Hohlspindel (65) verdrehbar und axial fest gelagert aufgenommen sind.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlspindel (65) ein Außenprofil (65) aufweist, das mit einem Innengewinde einer mit dem Widerlager (47) fest verbundenen Spindelhülse (67) einen Wirkeingriff bildet.
Drehschwingungsdämpfer (1, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung der Wirkung des zumindest einen Energiespeichers (16, 17) in Abhängigkeit von der Fliehkraft erfolgt.
Drehschwingungsdämpfer (101) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Energiespeicher axial bezogen auf die Drehachse zumindest einer Kurvenscheibe (108) fest angeordnet und zumindest eine Kurvenscheibe (108) abhängig von der Fliehkraft axial verlagerbar ist.
Drehschwingungsdämpfer (101) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kurvenscheibe (1018) ein zu deren Drehachse geneigtes Kurvenprofil zur Ausbildung einer Rollenlaufbahn (138) für den zumindest einen Energiespeicher aufweist.
Drehschwingungsdämpfer (101) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Laufbahnradius der vom zumindest einen Energiespeicher beaufschlagten, auf der zumindest einen Kurvenscheibe (108) abrollenden Rolle mit zunehmender Fliehkraft erhöht.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Laufbahnradius der vom zumindest einen Energiespeicher beaufschlagten, auf der zumindest einen Kurvenscheibe abrollenden Rolle mit zunehmender Fliehkraft erniedrigt.
Drehschwingungsdämpfer (101) nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Neigungswinkel (α, α₁, α₂) des Kurvenprofils (108a) gegenüber der Drehachse über den Umfang variiert.
Drehschwingungsdämpfer (101) nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kurvenscheibe (108) von einem mit zumindest einem Fliehgewicht (109) verbundenen Vertikalhebel (120) entgegen der Wirkung eines axial wirksamen Energiespeichers (137) axial verlagert wird.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine axial fest und verdrehbar auf einer fest mit einer Antriebseinheit verbundene Primärschwungscheibe (2) gelagerte Kurvenscheibe (8, 9) abhängig von der Fliehkraft fest mit der Primärschwungscheibe (2) verbunden wird.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kurvenscheibe (8, 9) mit zunehmender Fliehkraft der Primärschwungscheibe (2) zugekoppelt wird.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kurvenscheibe mit der Primärschwungscheibe gekoppelt ist und mit zunehmender Fliehkraft abgekoppelt wird.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dass die zumindest eine Kurvenscheibe (8, 9) und die Primärschwungscheibe (2) mittels einer Formschlusskupplung (18) gekoppelt werden.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass an der Primärschwungscheibe (2) zumindest ein Fliehgewicht (19) angeordnet ist, das über einen Vertikalhebel (20) einen Zahnkranz (23) der Formschlusskupplung (18) abhängig von der Fliehkraft axial verlagert.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kurvenscheibe (8, 9) vor Ausbildung eines Formschlusses mit der Primärschwungscheibe (2) synchronisiert wird.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Primärschwungscheibe (2) drehfest und axial verlagerbar ein Synchronisierkonus (27) vorgesehen ist, der einen Reibkontakt mit einer komplementär an der zumindest einen Kurvenscheibe (8, 9) angeordneten Konusfläche (29) ausbildet, wenn der Zahnkranz (23) von dem Fliehgewicht axial verlagert wird.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zahnkranz (23) und dem Synchronisierkonus (27) eine Kugel-/Feder-Verbindung (30) wirksam ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Drehzahl der Antriebseinheit kleiner als einer Startdrehzahl die zumindest eine Kurvenscheibe (8, 9) abgekoppelt ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Drehzahl der Antriebseinheit größer oder gleich der Startdrehzahl und kleiner einer Leerlaufdrehzahl der Antriebseinheit Primärschwungscheibe (2) und zumindest eine Kurvenscheibe (8, 9) synchronisiert werden.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 35 und 36, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Drehzahl größer oder gleich der Leerlaufdrehzahl der Formschluss zwischen Primärschwungscheibe (2) und zumindest einer Kurvenscheibe (8, 9) gebildet wird.
Drehschwingungsdämpfer (201) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kurvenscheibe (208, 209) von zumindest einem von einem Energiespeicher (216a, 216b, 216c, 216d) beaufschlagten Schlepphebel (272a, 272b, 272c, 272d) beaufschlagt wird.