DE102009050353A1 - Drehschwingungsdämpfer mit separater Trägerscheibe für Pendelmassen - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
- Ein betreffender Drehschwingungsdämpfer wird insbesondere im Antriebsstrang zwischen dem Motor und einem Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Im Sinne der Patentanmeldung umfasst der Begriff Kraftfahrzeuge auch Lastkraftwagen, Landmaschinen und dgl.
- Durch die periodischen Verbrennungsvorgänge eines Hubkolbenmotors werden Schwingungen im nachfolgenden Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs angeregt. Solche Schwingungen sind insbesondere Drehzahl- und/oder Drehlastschwingungen. Die hieraus resultierenden Geräusche und Vibrationen führen zu subjektiv wahrnehmbaren Einbußen an Geräusch- und Fahrkomfort. Zur Dämpfung solcher Schwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs sind aus dem Stand der Technik Drehschwingungsdämpfer bekannt, wie z. B. Zweimassenschwungräder. Durch die Kombination eines solchen Drehschwingungsdämpfers mit einem dynamischen Schwingungstilger, wie insbesondere einer Fliehkraftpendeleinrichtung, kann die Dämpfungswirkung deutlich verbessert werden.
- Drehschwingungsdämpfer bzw. Zweimassenschwungräder sind bspw. aus den Patentschriften
DE 10 2007 051 068 A1 undDE 10 2007 003 047 A1 derselben Anmelderin bekannt. Dynamische Schwingungstilger bzw. Fliehkraftpendeleinrichtungen sind bspw. aus den PatentschriftenDE 10 2006 028 556 A1 undDE 10 2006 028 552 A1 ebenfalls derselben Anmelderin bekannt. - Nachteilig bei den bekannten Lösungen zur Drehschwingungsdämpfung ist eine geringe Dämpfungswirkung bzw. ein geringer Dämpfungskomfort insbesondere im unteren Drehzahlbereich.
- Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehschwingungsdämpfer mit einer verbesserten Dämpfungswirkung, insbesondere im unteren Drehzahlbereich bzw. bei geringen Drehzahlen, bereit zu stellen.
- Diese Aufgabe wird von einem Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hiervon abhängigen Ansprüche.
- Erfindungsgemäß wird ein Drehschwingungsdämpfer zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, umfassend eine Primärschwungmasse und eine hiermit über schwingungsdämpfende Federelemente rotatorisch verbundene Sekundärschwungmasse, sowie eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit wenigstens einer Pendelmasse die an einer rotierenden Trägerscheibe aufgehängt ist und entlang vorgegebener Pendelbahnen eine Relativbewegung zu dieser Trägerscheibe ausführen kann, wobei die Trägerscheibe als separates, flanschartiges Funktionsteil ausgebildet ist, das axial zwischen der Primärschwungmasse und der Sekundärschwungmasse angeordnet ist und sich bezüglich einer gemeinsamen Rotationsachse im wesentlichen in einer radialen Richtung erstreckt.
- Die Richtungsangabe „radial” bezieht sich auf jede im Wesentlichen orthogonale bzw. senkrechte Richtung zur gemeinsamen Rotationsachse.
- Die als separates, flanschartiges Funktionsteil ausgebildete Trägerscheibe ist abgesehen von ihrer Befestigungsfunktion für die Pendelmasse ohne weitere nennenswerte Funktion. D. h. diese separate Trägerscheibe dient insbesondere nicht der Drehmomentenübertragung im Antriebsstrang. Im Stand der Technik sind bspw. die Pendelmassen häufig an jenem Flansch aufgehängt, der das Drehmoment von den Federelementen bzw. Bogenfedern eines Zweimassenschwungrades abgreift und an das Sekundärschwungrad überträgt.
- Hier geht die Erfindung einen anderen Weg. Indem die Pendelmasse, bzw. die Pendelmassen, an einer separaten Trägerscheibe angeordnet bzw. aufgehängt ist/sind, sind neue konstruktive Freiheitsgrade gegeben. Dadurch kann bspw. der zwischen den Schwungmassen vorhandene Bauraum besser ausgenutzt werden. Auch eine Pendelmasse selbst kann anders als bisher ausgelegt bzw. dimensioniert und/oder befestigt werden. Selbiges gilt für die Anschlaggeometrie. Im Ergebnis wird es somit möglich, u. a. auch schwerere Pendelmassen einzusetzen, wodurch insbesondere dann auch eine bessere und wirkungsvollere Schwingungsdämpfung bei niedrigeren Drehzahlen bewirkt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist die Reduzierung von Herstellungskosten, bspw. durch eine vereinfachte Montage.
- Bevorzugt ist die separate Trägerscheibe axial schmal und mit geringer Masse ausgebildet. Zur Einhaltung von maximal zulässigen Materialspannungen kann diese jedoch auch lokal verstärkt ausgebildet sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass die separate Trägerscheibe aus einem Metallmaterial gebildet und als Umformteil, bspw. als umformtechnisches Tiefziehteil, hergerichtet ist.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Primärschwungmasse als Primärschwungscheibe und die Sekundärschwungmasse als Sekundärschwungscheibe ausgebildet ist, wobei eine Drehmomentenübertragung von der Primärschwungscheibe auf die Sekundärschwungscheibe mittels von Bogenfedern und einem drehfest mit der Sekundärschwungscheibe verbundenen Flansch erfolgt. Faktisch ist damit die Fliehkraftpendeleinrichtung innerhalb eines von der Primärschwungscheibe und Sekundärschwungseibe gebildeten Zweimassenschwungrades angeordnet. Hier wirken sich die neuen konstruktiven Freiheitsgrade besonders vorteilhaft aus. So kann bspw. eine Pendelmasse radial auf selber Höhe einer Bogenfeder oder sogar radial außerhalb einer Bogenfeder angeordnet werden. Hierdurch lässt sich die axiale Baulänge des Drehschwingungsdämpfers gegenüber herkömmlichen Lösungen reduzieren, um nur einen Vorteil zu nennen. Auch sind neue, bisher nicht nutzbare Umlaufbahnen für eine Pendelmasse möglich, was wiederum in vorteilhafter Weise Freiheitsgrade bei der Auslegung oder Dimensionierung einer Pendelmasse schafft.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass sich die separate Trägerscheibe von radial auswärts nach radial einwärts erstreckt, derart, dass ihre radial innere Kante als freie Kante bzw. Umlaufkante ausgebildet ist. Auch hierdurch werden weitere konstruktive Freiheitsgrade ermöglicht, insbesondere im Hinblick auf die Befestigung einer Pendelmasse. Bevorzugt weist die Trägerscheibe in diesem Fall in einer axialen Draufsicht eine im Wesentlichen kreisringförmige Kontur auf.
- Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass sich die separate Trägerscheibe von radial einwärts nach radial auswärts erstreckt, derart, dass ihre radial äußere Kante als freie Kante bzw. Umlaufkante ausgebildet ist. Auch in diesem Fall weist die Trägerscheibe in einer axialen Draufsicht bevorzugt eine im Wesentlichen kreisringförmige Kontur auf.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine gerade Anzahl von Pendelmassen vorgesehen ist, die paarweise und spiegelsymmetrisch an der vorderen Stirnfläche bzw. Stirnseite und an der hinteren Stirnfläche bzw. Stirnseite der separaten Trägerscheibe angeordnet sind. Die Angaben „vordere” und „hintere” Stirnfläche sind hierbei relativ und beziehen sich bspw. auf eine axiale Betrachtungsrichtung.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die paarweisen Pendelmassen über die freie radial innere Kante oder die freie radial äußere Kante der separaten Trägerscheibe hinweg miteinander verbunden sind. Dies dient bevorzugt dazu, eine Masseneinheit zu bilden. Weiterhin können Befestigungsbohrungen in den Pendelmassen entfallen, weswegen diese bei gleicher Geometrie eine höhere Masse aufweisen. Des Weiteren ergibt sich ein Stabilitätsgewinn und ein Entfall von Befestigungsteilen, wie z. B. Nieten oder dgl., womit die Anzahl der Einzelteile reduziert wird.
- Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Verbindung über die freie radial innere Kante oder die freie radial äußere Kante hinweg mittels wenigstens eines schalenartigen Elementes oder klammerartigen Elementes erfolgt, welche die jeweilige Kante bzw. Umlaufkante der separaten Trägerscheibe übergreift. Hiermit lässt sich dauerhaft eine sehr hohe Stabilität der Verbindung bewerkstelligen.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die paarweisen Pendelmassen nachgiebig bzw. gelenkig miteinander verbunden sind. Hierdurch kann das Abrollverhalten einer Pendelmasse verbessert werden.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung hiervon ist vorgesehen, dass die nachgiebige Verbindung mittels wenigstens eines Federelementes oder eines Gelenkelementes erfolgt, welches sich durch eine Bohrung bzw. Ausnehmung in der separaten Trägerscheibe erstreckt.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Dämpfungselement vorgesehen ist, das zwischen einer Pendelmasse und der separaten Trägerscheibe wirkt. Bevorzugt ist dieses Dämpfungselement ein flächiges Dämpfungselement. Hierdurch kann die Anschlagcharakteristik verbessert werden.
- Im Folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die Merkmale einzelner Ausführungsbeispiele sind im Sinne der Erfindung miteinander kombinierbar, sofern sich hieraus kein technischer Widerspruch ergibt. Es zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers in einer Schnittansicht; -
2 eine Detailansicht aus dem Ausführungsbeispiel der1 , jedoch in einer anderen Schnittebene; -
3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers in einer Schnittansicht; -
4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers in einer Schnittansicht; und -
5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers in einer Schnittansicht. - In den
1 ,3 ,4 und5 ist jeweils nur die obere Hälfte eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers dargestellt, d. h. oberhalb einer Symmetrielinie die gleichfalls auch Rotationsachse ist. - Die
1 zeigt in einer Voll-Schnittansicht einen erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Der insgesamt mit1 bezeichnete Drehschwingungsdämpfer umfasst eine als Primärschwungscheibe2 ausgebildete Primärschwungmasse und eine als Sekundärschwungscheibe3 ausgebildete Sekundärschwungmasse. Die Primärschwungscheibe2 ist mit der Kurbelwelle4 eines Motors drehfest verbunden. Die Sekundärschwungscheibe3 kann über eine Reibkupplungseinheit5 eine Getriebeeingangswelle6 rotatorisch antreiben. Die gemeinsame Rotationsachse ist mit7 bezeichnet. Eine Drehmomentenübertragung von der Primärschwungscheibe2 auf die Sekundärschwungscheibe3 erfolgt durch Zwischenschaltung von schwingungsdämpfenden Bogenfedern8 und einem Flansch9 , der in die Bogenfedern8 eingreift. Der Flansch9 ist mit der Sekundärschwungscheibe3 mittels von Nieten10 drehfest verbunden. - Der Drehschwingungsdämpfer
1 umfasst weiterhin eine Fliehkraftpendeleinrichtung. Diese setzt sich im Wesentlichen zusammen aus paarweisen Pendelmassen111 und112 die an einer separaten, flanschartigen Trägerscheibe12 aufgehängt sind. Bevorzugt sind mehrere solcher Pendelmassenpaare umfasst. Die Pendelmassen111 und112 können entlang vorgegebener Pendelbahnen eine Relativbewegung zu dieser separaten Trägerscheibe12 ausführen, um hierbei einen variablen Abstand zur Rotationsachse7 einzunehmen. Als Folge von Schwingungen im Antriebsstrang werden die Pendelmassen111 und112 zum Pendeln bzw. Schwingen angeregt, wobei sich deren Schwerpunkte permanent und zeitversetzt zu den Schwingungen im Antriebsstrang verändern, was mittels mechanischer Rückkopplung eine Dämpfung der Schwingungen im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs bewirkt. - In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist die separate Trägerscheibe
12 in der axialen Draufsicht eine kreisringförmige Kontur auf und erstreckt sich von radial innen bzw. einwärts nach radial außen bzw. auswärts, mit einer doppelten Knickung. Die separate Trägerscheibe12 ist in ihrem radial inneren Bereich mittels der Nieten10 zwischen dem Flansch9 und der Sekundärschwungscheibe3 drehfest befestigt. Die radial äußere Kante der separaten Trägerscheibe12 ist als freie Kante bzw. Umlaufkante ausgebildet. - Durch diesen Aufbau ergeben sich konstruktive Freiheitsgrade, wie oben bereits erläutert. So können bspw. die Pendelmassen
111 und112 anders als im Stand der Technik dimensioniert und/oder befestigt werden. Im Ergebnis können damit die Dämpfungswirkung und der Dämpfungskomfort verbessert werden, wodurch insbesondere auch eine bessere und wirkungsvollere Schwingungsdämpfung bei niedrigeren Drehzahlen erreichbar ist. - Die Pendelmassen
111 und112 sind spiegelsymmetrisch an den Stirnseiten bzw. Stirnflächen der separaten Trägerscheibe12 aufgehängt bzw. befestigt. Hierzu sind die Pendelmassen111 und112 so ausgebildet, dass sie gemeinsam quasi von radial auswärts auf die freie Umlaufkante der separaten Trägerscheibe12 aufgesteckt sind und diese äußere Umlaufkante sozusagen übergreifen. Damit kann der Schwerpunkt der Pendelmassen111 und112 deutlich nach radial außen verlagert werden und die Befestigung dieser Pendelmassen111 und112 an der separaten Trägerscheibe12 wird vereinfacht. Radial außen sind die Pendelmassen111 und112 durch eine Klammer13 zusammengehalten bzw. miteinander verbunden. Eine Klammer13 kann als Bügel oder auch als Formblech hergerichtet sein. Zudem können in diesem Bereich Haltenasen20 für eine Klammer13 oder dgl. vorgesehen sein, die in Umfangsrichtung wirken. Weiterhin sind die Pendelmassen111 und112 durch einen Bolzen14 an der separaten Trägerscheibe12 befestigt, wobei es sich hierbei bspw. um einen Laufrollenbolzen handeln kann. - Die Befestigung der Pendelmassen
111 und112 an der separaten Trägerscheibe12 zeigt auch die2 in einer Detailansicht, jedoch hinsichtlich der1 in einer anderen Schnittebene. Zu erkennen ist hier, dass zwischen den Pendelmassen111 bzw.112 und der Trägerscheibe12 ein flächiges Dämpfungselement15 angeordnet ist, damit die Pendelmassen111 und112 flächig gedämpft an der separaten Trägerscheibe12 anschlagen können. Auch dies stellt gegenüber den bisherigen Dämpfungsmaßnahmen eine Verbesserung dar. - Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Hierbei wird nur auf die wesentlichen Unterschiede zu den jeweils vorherigen Ausführungsbeispielen eingegangen. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen, jedoch mit den Zusätzen „a”, „b” und „c”, versehen.
- Bei dem in der
3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die separate Trägerscheibe12a von radial auswärts nach radial einwärts und weist eine freie innere Kante bzw. Umlaufkante auf. Die separate Trägerscheibe12a ist in ihrem Außenbereich mittels von Nieten16a an der Sekundärschwungscheibe3a drehfest befestigt. Die Pendelmassen111a und112a sind radial außen mit einer Klammer13a , bzw. wenigstens einer solchen Klammer, zusammengehalten bzw. miteinander verbunden, wobei sich diese Klammer13a durch eine korrespondierende Bohrung oder Ausnehmung in der separaten Trägerscheibe12a erstreckt. Radial innen sind die Pendelmassen111a und112a durch ein, bzw. wenigstens ein schalenartiges Element bzw. Befestigungselement17 zusammengehalten, das die Pendelmassen111a und112a quasi an deren radialen Innenumfangsflächen formschlüssig umgreift. Das schalenartige Befestigungselement17 wirkt zudem auf den Laufrollenbolzen14a ein und stabilisiert diesen. - Die
4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel das weitgehend dem zweiten Ausführungsbeispiel der3 entspricht. Die Pendelmassen111b und112b sind hier in ihrem radial äußeren Bereich nicht durch eine Klammer zusammengehalten, sondern von einer Niete18 , bzw. wenigstens eine solche Nietverbindung, die sich durch eine korrespondierende Bohrung bzw. Ausnehmung in der separaten Trägerscheibe12b hindurch erstreckt. Damit sind die Pendelmassen111b und112b nicht außen sondern quasi innen verbunden. - Bei dem vierten Ausführungsbeispiel nach der
5 sind die Pendelmassen111c und112c in ihrem radial äußeren Bereich mittels eines Federelementes19c , bzw. wenigstens einem solchen Federelement, gelenkig und zueinander beweglich verbunden. Das Federelement19c ersetzt quasi die Niete18c des dritten Ausführungsbeispieles nach der4 . Anstelle eines Federelementes19c kann auch ein Gelenkelement oder dgl. vorgesehen sein. -
- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Primärschwungscheibe (Primärschwungmasse)
- 3
- Sekundärschwungscheibe (Sekundärschwungmasse)
- 4
- Kurbelwelle
- 5
- Reibkupplungseinheit
- 6
- Getriebeeingangswelle
- 7
- Rotationsachse
- 8
- Bogenfeder(n)
- 9
- Flansch
- 10
- Niete(n)
- 111
- Pendelmasse
- 112
- Pendelmasse
- 12
- separate Trägerscheibe
- 13
- Klammer; klammerartiges Element bzw. Befestigungselement
- 14
- Bolzen; Laufrollenbolzen
- 15
- Dämpfungselement
- 16
- Niete(n)
- 17
- schalenartiges Element bzw. Befestigungselement
- 18
- Niete(n)
- 19
- Federelement
- 20
- Haltenase(n)
- 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
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- - DE 102007003047 A1 [0004]
- - DE 102006028556 A1 [0004]
- - DE 102006028552 A1 [0004]
Claims (10)
- Drehschwingungsdämpfer (
1 ) zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Primärschwungmasse und eine hiermit über schwingungsdämpfende Federelemente rotatorisch verbundene Sekundärschwungmasse, sowie eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit wenigstens einer Pendelmasse (111 ,112 ) die an einer rotierenden Trägerscheibe aufgehängt ist und entlang vorgegebener Pendelbahnen eine Relativbewegung zu dieser Trägerscheibe ausführen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerscheibe als separates, flanschartiges Funktionsteil (12 ) ausgebildet ist, das axial zwischen der Primärschwungmasse und der Sekundärschwungmasse angeordnet ist und sich bezüglich einer gemeinsamen Rotationsachse (7 ) im Wesentlichen in einer radialen Richtung erstreckt. - Drehschwingungsdämpfer (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärschwungmasse als Primärschwungscheibe (2 ) und die Sekundärschwungmasse als Sekundärschwungscheibe (3 ) ausgebildet ist, wobei eine Drehmomentenübertragung von der Primärschwungscheibe (2 ) auf die Sekundärschwungscheibe (3 ) mittels von Bogenfedern (8 ) und einem drehfest mit der Sekundärschwungscheibe (3 ) verbundenen Flansch (9 ) erfolgt. - Drehschwingungsdämpfer (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die separate Trägerscheibe (12 ) von radial auswärts nach radial einwärts erstreckt, derart, dass ihre radial innere Kante als freie Kante ausgebildet ist. - Drehschwingungsdämpfer (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die separate Trägerscheibe (12 ) von radial einwärts nach radial auswärts erstreckt, derart, dass ihre radial äußere Kante als freie Kante ausgebildet ist. - Drehschwingungsdämpfer (
1 ) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine gerade Anzahl von Pendelmassen (111 ,112 ) vorgesehen ist, die paarweise und spiegelsymmetrisch an der vorderen Stirnfläche und an der hinteren Stirnfläche der separaten Trägerscheibe (12 ) angeordnet sind. - Drehschwingungsdämpfer (
1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die paarweisen Pendelmassen (111 ,112 ) über die freie radial innere Kante oder die freie radial äußere Kante der separaten Trägerscheibe (12 ) hinweg miteinander verbunden sind. - Drehschwingungsdämpfer (
1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung über die freie radial innere Kante oder die freie radial äußere Kante hinweg mittels wenigstens eines schalenartigen Elementes (17 ) oder klammerartigen Elementes (13 ) erfolgt, welche die jeweilige Kante der separaten Trägerscheibe (12 ) übergreift. - Drehschwingungsdämpfer (
1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die paarweisen Pendelmassen (111 ,112 ) nachgiebig miteinander verbunden sind. - Drehschwingungsdämpfer (
1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebige Verbindung mittels wenigstens eines Federelementes (19 ) oder eines Gelenkelementes erfolgt, welches sich durch eine Bohrung in der separaten Trägerscheibe (12 ) erstreckt. - Drehschwingungsdämpfer (
1 ) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Dämpfungselement (15 ) vorgesehen ist, das zwischen einer Pendelmasse (111 ,112 ) und der separaten Trägerscheibe (12 ) wirkt.
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