DE102010028849A1

DE102010028849A1 - Schwingungstilger

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Publication number: DE102010028849A1
Application number: DE201010028849
Authority: DE
Inventors: Andreas Orlamünder; Ingrid Hoffelner; Mathias Kopp; Alexander Strom; Dr. Sasse Christoph
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2011-11-17
Also published as: WO2011141246A1

Abstract

Ein Schwingungstilger für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges umfasst wenigstens ein um eine Rotationsachse drehbares Aufnahmeelement für wenigstens einen Tilgerkörper, der über eine einen Schwerpunkt aufweisende Tilgermasse verfügt. Die Tilgermasse steht an einer Angriffsstelle des Aufnahmeelementes in Wirkverbindung mit dem Aufnahmeelement. Darüber hinaus ist zwischen dem Aufnahmeelement und der Tilgermasse eine Stellanordnung vorgesehen, die zur Abstandseinstellung des Schwerpunktes der Tilgermasse gegenüber einer Bezugsposition am Aufnahmeelement bestimmt ist. Die Stellanordnung dient zur Abstandseinstellung des Schwerpunktes der Tilgermasse gegenüber dem Aufnahmeelement bis zum Erreichen einer vorbestimmten Grenzdrehzahl in Zuordnung zu der an der Rotationsachse des Aufnahmeelementes anliegenden Drehzahl.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungstilger zur Verwendung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein um eine Rotationsachse drehbares Aufnahmeelement für wenigstens einen Tilgerkörper, der über eine einen Schwerpunkt aufweisende Tilgermasse verfügt, die an einer Angriffsstelle des Aufnahmeelementes in Wirkverbindung mit dem Aufnahmeelement steht, und mit einer zwischen dem Aufnahmeelement und der Tilgermasse vorgesehenen Stellanordnung zur Abstandseinstellung des Schwerpunktes der Tilgermasse gegenüber einer Bezugsposition am Aufnahmeelement.
Ein drehzahladaptiver Schwingungstilger, der nachfolgend kurz als Schwingungstilger bezeichnet ist, erzeugt mittels Tilgerkörpern, die an einem Aufnahmeelement bewegbar aufgenommen sind, ein Tilgermoment. Bestimmend für dieses Tilgermoment ist die Fliehkraft, die sich aus dem radialen Abstand des Schwerpunkts des jeweiligen Tilgerkörpers von einer Rotationsachse des Aufnahmeelementes, der Masse des Tilgerkörpers sowie der quadratisch eingehenden Drehzahl ergibt. Wenn sich der Schwerpunkt des Aufnahmeelementes in der Rotationsachse befindet, wird kann der radiale Abstand des Schwerpunkts des jeweiligen Tilgerkörpers von der Rotationsachse des Aufnahmeelementes kurz als „Schwerpunktsradius” bezeichnet werden.
Bei einem Schwingungstilger kann die Auslegung der Tilgerkörper exakt auf die zu tilgende Ordnung erfolgen, es ist aber ebenso eine überkritische oder eine unterkritische Auslegung realisierbar. Untersuchungen haben gezeigt, dass mit Auslegung der Tilgerkörper exakt auf die zu tilgende Ordnung ein Betriebsverhalten eingestellt wird, welches zwar bei Drehzahlen oberhalb einer bestimmten Drehzahlgrenze durch perfekte Wirkung überzeugt, bei Drehzahlen unterhalb dieser Drehzahlgrenze dagegen eine völlig unzureichende Wirkung erkennen lässt. Diese Drehzahlgrenze liegt bei einem Fahrzeug mit Standardbauweise, also mit Frontmotor und Hinterradantrieb, beispielsweise bei etwa 1 600 U/min, und damit in einem für den normalen Fahrbetrieb überaus relevanten Drehzahlbereich. Eine zunehmend überkritische Auslegung der Tilgerkörper bewirkt, allerdings nur bis zum Erreichen eines Grenzwertes, eine deutliche Verbesserung im Drehzahlbereich unterhalb der vorgenannten Drehzahlgrenze, geht aber einher mit einer Verschlechterung im Drehzahlbereich oberhalb der vorgenannten Drehzahlgrenze. Es bleibt somit lediglich die Möglichkeit, die Auslegung der Tilgerkörper innerhalb des technisch sinnvollen Bereichs zu optimieren, um letztendlich zu einer Kompromisslösung zu gelangen.
Durch die DE 103 31 391 A1 ist ein Schwingungstilger bekannt, bei welchem an einem um eine Rotationsachse drehbaren Aufnahmeelement eine Mehrzahl von Tilgerkörpern aufgenommen sind, und zwar über jeweils eine lenkerförmige Verbindungsanordnung, die einerends mittels einer ersten Gelenkverbindung am Aufnahmeelement angreift, und anderenends mittels einer zweiten Gelenkverbindung an dem jeweiligen Tilgerkörper. Die Tilgerkörper vermögen eine Bewegung um die zweite Gelenkverbindung auszuführen, wodurch die Schwerpunkte der Tilgerkörper jeweils entlang einer definierten Bahnkurve bewegt werden.
Das Aufnahmeelement des bekannten Schwingungstilgers ist von einem Stellring umschlossen, der zusammen mit radial verschiebbaren und jeweils auf die zugeordnete Verbindungsanordnung einwirkenden Stellelementen eine Stellanordnung bildet, durch welche die jeweils radial äußerste Position der Verbindungsanordnung und damit des entsprechenden Tilgerkörpers gegenüber der Rotationsachse des Aufnahmeelementes einstellbar ist. Diese Position wird bei um die Rotationsachse drehbarem Aufnahmeelement unter Fliehkrafteinwirkung eingenommen.
Die DE 103 31 391 A1 führt aus, dass das Trägheitsmoment des Schwingungstilgers mit zunehmender Entfernung der Bahnkurven der Schwerpunkte der Tilgerkörper von der Rotationsachse des Aufnahmeelementes anwächst. Es besteht damit die Möglichkeit, das Trägheitsmoment des Schwingungstilgers orientiert an einer Betriebsgröße, wie der Drehzahl einer Brennkraftmaschine, zu verstellen. Das hohe Trägheitsmoment soll bei der Dämpfung von Schwingungen im unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine von Vorteil sein, indem die Schwerpunkte der Tilgerkörper in relativ großem Abstand zur Rotationsachse des Aufnahmeelementes eine Pendelbewegung entlang der Bahnkurve ausführen, und hierbei eventuellen Torsionsschwingungen oder Drehmomentstößen reduzierend entgegen wirken. Dies mag zwar eine Möglichkeit zur Reduzierung von Torsionsschwingungen oder Drehmomentstößen darstellen, jedoch erscheinen Zweifel an dem hierdurch erzielten Erfolg angebracht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungstilger derart auszubilden, dass dieser über den gesamten im Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeuges genutzten Drehzahlbereich eine optimale Wirkung erzielt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Von wesentlicher Bedeutung ist hierbei, dass der drehzahladaptive Schwingungstilger, nachfolgend kurz als Schwingungstilger bezeichnet, ordnungsvariabel ist. Ordnungsvariabel bedeutet hierbei, dass der Schwingungstilger bedarfsgerecht an unterschiedliche Ordnungen angepasst werden kann. Zum besseren Verständnis seien hierzu folgende Grundlagen erläutert: Die eingestellte Ordnung eines Schwingungstilgers ergibt sich aus einer Formel, die außer dem Tilgerradius r, also dem Radius des Schwerpunktes einer Tilgermasse m des Tilgerkörpers um deren Anbindungsstelle an einem Aufnahmeelement noch Werte für den Tilgeraufnahmeradius R, also den Radius zwischen der Rotationsachse des Aufnahmeelementes und der Angriffsstelle der Tilgermasse am Aufnahmeelement umfasst, sowie das Trägheitsmoment J der Tilgermasse um deren Schwerpunkt und die bereits erwähnte Tilgermasse m des Tilgerkörpers. Diese Formel lautet wie folgt: Ordnung = √[(m·R·r)/(m·r² + J)]
Für Tilgermassen m ohne Eigendrehbewegung ist das Trägheitsmoment J um Angriffsstelle der Tilgermasse am Aufnahmeelement sowie die Tilgermasse m nicht von Bedeutung, so dass sich die Formel wie folgt vereinfacht: Ordnung = √(R/r)
Die Auslegung eines Schwingungstilgers sollte aus bereits erläuterten Gründen in Abhängigkeit von Parametern, wie beispielsweise Standard- oder Frontantriebsbauweise eines Kraftfahrzeugs, überkritisch oder unterkritisch erfolgen. Hierzu stehen unterschiedliche Maßnahmen zur Verfügung:
Der Tilgerradius r kann gegenüber dem Tilgeraufnahmeradius R für eine überkritische Auslegung verlängert oder für eine unterkritische Auslegung verkürzt werden. Ebenso kann der Tilgeraufnahmeradius R gegenüber dem Tilgerradius r für eine überkritische Auslegung verkürzt oder für eine unterkritische Auslegung verlängert werden. Alternativ kann die Tilgermasse m oder das Trägheitsmoment J des Tilgerkörpers verändert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Schwingungstilger ist für eine Änderung des Tilgerradius r vorgesehen, wenigstens eine Tilgermasse eines Tilgerkörpers mittels einer Stellanordnung an einer Angriffsstelle des um eine Rotationsachse drehbaren Aufnahmeelementes angreifen zu lassen. Die Stellanordnung dient hierbei zur Vorgabe der Eigenfrequenz des Tilgerkörpers, indem die Stellanordnung Einfluss nimmt auf den Abstand des Schwerpunkts der Tilgermasse gegenüber der Angriffsstelle der Tilgermasse an dem Aufnahmeelement, und zwar in Zuordnung zu der am Aufnahmeelement anliegenden Drehzahl um die Rotationsachse des Aufnahmeelementes.
Die Stellanordnung ermöglicht zwischen dem Aufnahmeelement und der Tilgermasse einen Stellweg, der derart bemessen ist, dass die Tilgermasse in einer radialen Grenzposition eine Eigenfrequenz annimmt, die der zu tilgenden Ordnung zumindest im wesentlichen entspricht, in den übrigen möglichen Positionen dagegen von der zu tilgenden Ordnung abweichende Eigenfrequenzen annimmt. Diese Abweichung kann entweder zu einer überkritischen Auslegung oder zu einer unterkritischen Auslegung führen.
In bevorzugter Ausführung umfasst die Stellanordnung wenigstens einen Eingangsteil, wenigstens eine Elastizität und wenigstens einen Ausgangsteil. Der Eingangsteil wird durch das Aufnahmeelement oder durch ein Bauteil des Tilgerkörpers gebildet, der Ausgangsteil dagegen durch wenigstens ein Bauteil des Tilgerkörpers oder durch die Tilgermasse. Ein- und Ausgangsteil stehen über die Elastizität miteinander in Wirkverbindung.
Die Elastizität ist für eine Wirkung entgegengesetzt zu der durch Drehung des Aufnahmeelementes um seine Rotationsachse hervorgerufene Fliehkraft ausgelegt. Mit besonderem Vorzug weist das Aufnahmeelement und/oder die Tilgermasse eine Kammerung zur zumindest teilweisen Aufnahme wenigstens der Elastizität der Stellanordnung auf.
Bezüglich der Elastizität ist festzustellen, dass diese bei durch Fliehkraft bedingter Verformung eine Verlagerung des Ausgangsteils der Stellanordnung gegenüber deren Eingangsteil ermöglicht, und damit eine Verlagerung des Schwerpunktes der Tilgermasse gegenüber der Angriffsstelle der Stellanordnung am Aufnahmeelement. Die Elastizität ist mit Vorzug durch zumindest einen Energiespeicher gebildet, alternativ aber auch durch zumindest ein Elastomer oder durch eine Kombination zumindest eines Energiespeichers mit zumindest einem Elastomer.
Mit besonderem Vorteil kann die Elastizität mit einer Vorspannung ausgebildet sein, die entgegengesetzt zur Wirkrichtung der Fliehkraft orientiert ist. Da bekanntermaßen zunehmende Drehzahlen einen Anstieg der Fliehkraft zur Folge haben, wird sich, sobald die Fliehkraft die eventuell vorhandene Vorspannung der Elastizität übersteigt, die Elastizität verformen, und dabei zulassen, dass der Schwerpunkt der Tilgermasse sich zumindest im wesentlichen radial von der Angriffsstelle der Stellanordnung am Aufnahmeelement entfernt. Auf diese Weise wird der Tilgerradius r vergrößert, und damit die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers abgesenkt, und zwar in Abhängigkeit vom Anstieg der Drehzahl.
Mit besonderem Vorzug erreicht der Tilgerradius r sein Maximum, wenn der Schwerpunkt der Tilgermasse die bereits erwähnte Grenzposition erreicht hat, bei überkritischer Auslegung also diejenige Position, in welcher er über den größtmöglichen Abstand zur Angriffsstelle am Aufnahmeelement verfügt. Der Schwingungstilger nutzt dann den physikalischen Effekt, dass bei höherer Drehzahl die Tilgung optimal ist, wenn der Tilgerkörper bezüglich seiner Eigenfrequenz exakt an die zu tilgende Ordnung angepasst ist. Auf diese Weise erfolgt also eine Umstellung des Schwingungstilgers von einem Ausgangszustand, in welchem er in Bezug zur tilgenden Ordnung überkritisch ist, in einen Endzustand, in welchem er exakt an die zu tilgende Ordnung angepasst ist.
Die über- oder unterkritische Auslegung des Schwingungstilgers bei Drehzahlen unterhalb einer durch eine Vielzahl an Faktoren beeinflussten Drehzahlgrenze n_G, welcher die bereits genannte Grenzposition der Stellanordnung zugeordnet ist, hat folgenden Hintergrund:
Aus Bauraumgründen kann weder ein beliebig großer Schwerpunktsradius zwischen der Rotationsachse des Aufnahmeelementes und dem Schwerpunkt der Tilgermasse, noch eine beliebig große Tilgermasse m für den Tilgerkörper realisiert werden, so dass bei sehr geringer Drehzahl der Tilgerkörper durch Drehungleichförmigkeitsanregungen aus dem Takt geraten kann, und dann anstelle einer Tilgungswirkung die Verstärkung von Drehungleichförmigkeiten auslöst. Der Grund hierfür liegt unter anderem in der bei sehr geringer Drehzahl zu geringen Fliehkraft, die somit keine Stabilisierung des Tilgerkörpers bewirken kann. Dadurch kann die Tilgermasse des Tilgerkörpers an ihren Bahnenden anschlagen, und regt das Aufnahmeelement gleichphasig an. Begrenzen lässt sich dieser Effekt, wie bereits angedeutet, durch eine Abstimmung der Tilgerkörper leicht abseits ihrer Eigenfrequenz und damit der zu tilgenden Ordnung.
Bei überkritischer Auslegung der Tilgerkörper, also oberhalb von deren Eigenfrequenz und damit oberhalb der zu tilgenden Ordnung, schwingen die Tilgerkörper gegenphasig zum Aufnahmeelement, und leiten dadurch ein beruhigendes Tilgermoment ein, auch wenn dieses wegen der geringen Fliehkraft zu klein für eine restlose Tilgungswirkung sein kann. Eine solche Auslegung ist vorteilhaft bei Fahrzeugen mit Standardbauweise, also mit Frontmotor und hinterem Achsantrieb, während bei Fahrzeugen mit Frontantrieb, bedingt durch die bauliche Kürze und der hierdurch gegebenen hohen Steifigkeit, eine unterkritische Auslegung der Tilgerkörper sinnvoll sein kann, also unterhalb von deren Eigenfrequenz und damit unterhalb der zu tilgenden Ordnung.
Ein bevorzugter Wertebereich bei überkritischer Auslegung bei einem Vierzylinder-Viertaktmotor und Standardbauweise liegt zwischen 2,00 und 2,2, besonders bevorzugt bei 2,00 und 2,12.
Sofern der erfindungsgemäße Schwingungstilger an einem Schwingungsreduzierungssystem, wie beispielsweise einem Torsionsschwingungsdämpfer, vorgesehen sein soll, ist es grundsätzlich sinnvoll, den Schwingungstilger auf der Abtriebsseite des Schwingungsreduzierungssystems anzuordnen, um die Vorfilterung insbesondere der höheren Ordnungen zu nutzen, so dass der Schwingungstilger nur die wesentliche Ordnung tilgen muss, die aber ebenfalls durch das Schwingungsreduzierungssystem bereits reduziert ist. Des Weiteren ist der Tilger gegen Taumelbewegungen der Kurbelwelle besser entkoppelt. Trotzdem kann der erfindungsgemäße Schwingungstilger auch auf der Antriebsseite des Schwingungsreduzierungssystems angeordnet sein.
Falls eine besonders einfache und kostengünstige Lösung gesucht wird, um einen Schwingungstilger auf eine Mehrzahl unterschiedlicher Ordnungen abzustimmen, wird auf alternative Ausgestaltungen verwiesen, die in den Ansprüchen angegeben sind. So kann vorgesehen sein, den Schwingungstilger mit wenigstens zwei Tilgerkörpern auszubilden, von denen jeder an je einer Angriffsstelle des Aufnahmeelementes angebunden ist. Die wenigstens zwei Tilgerkörper sind auf unterschiedlichen Radien gegenüber der Rotationsachse aufgenommen, und stellen somit unterschiedliche Trägheiten bereit. Hierbei kann zumindest einem Teil der auf den jeweils kleineren Radien gegenüber der Rotationsachse angeordneten Tilgerkörpern jeweils eine Bremsanordnung zugeordnet sein, die nur bei bestimmten Betriebsbedingungen gelöst ist. Vorteilhafterweise ist die Bremsanordnung den auf dem jeweils kleinsten Durchmesser angeordneten Tilgerkörpern zugeordnet, die mit Vorzug zumindest im wesentlichen auf die zu tilgende Ordnung abgestimmt sind. Diese Tilgerkörper bleiben bei Drehzahlen unterhalb eines Grenzwertes festgebremst, treten also wirkungsmäßig als Tilgerkörper nicht in Erscheinung. Bei diesen Betriebszuständen wirken allein die Tilgerkörper auf den größeren Durchmessern, wobei jedem Tilgerkörper auf diesen größeren Durchmessern eine bestimmte überkritische Auslegung zugeordnet ist.
Selbstverständlich können, für eine unterkritische Auslegung, die exakt auf die zu tilgende Ordnung ausgelegten Tilgerkörper auf dem größten Durchmesser angeordnet sein, während die anderen Tilgerkörper auf kleineren Durchmessern angeordnet sind. Die Bremsanordnung ist dann denjenigen Tilgerkörpern zugeordnet, die sich auf dem größten Durchmesser befinden.
Alternativ können zumindest zwei Tilgerkörper über je einer Angriffsstelle am Aufnahmeelement auf gleichen Radien gegenüber der Rotationsachse angebunden werden, wobei jetzt die wenigstens zwei Tilgerkörper entweder mit unterschiedlichem Gewicht oder mit unterschiedlicher Masseverteilung zugunsten unterschiedlicher Trägheiten ausgebildet sind. Mit Vorzug sind diejenigen Tilgerkörper mit der höchsten Masse oder Trägheit auf die zu tilgende Ordnung abgestimmt, während die anderen Tilgerkörper überkritisch abgestimmt sind. Umgekehrt können diejenigen Tilgerkörper mit der geringsten Masse oder Trägheit auf die zu tilgende Ordnung abgestimmt sein, während die anderen Tilgerkörper unterkritisch abgestimmt sind.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
1 einen Längsschnitt durch einen als Schwingungstilger wirksamen Torsionsschwingungsdämpfer, umfassend eine Primär- und eine Sekundärschwungmasse, mit Anordnung von Tilgerkörpern an der Sekundärschwungmasse,
2 eine Draufsicht auf den Schwingungstilger in Blickrichtung I der 1, dargestellt als Teilschnitt
3 einen Tilgerkörper in Schnittdarstellung
4 wie 3, aber gemäß der Schnittlinie IV-IV in 3
5 die Darstellung einer Tilgerwirkung mittels Winkelbeschleunigung WB über Drehzahl n
6 wie 3, aber mit einem anderen Tilgerkörper
7 der Tilgerkörper aus 6 gemäß der dort dargestellten Schnittlinie VII-VII
8 der Tilgerkörper aus 6 gemäß der Schnittlinie VIII-VIII in 7
9 wie 7, aber gemäß der Schnittlinie IX-IX in 8
10 einen über Bahnkurven geführten Tilgerkörper mit einem im Querschnitt elastischen Zapfen zwischen den Bahnkurven, bei unverformtem Zapfen
11 eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie XI-XI in 10
12 eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie XII-XII in 10
13 wie 10, aber mit verformtem Zapfen
14 wie 10, aber mit formstabilem Zapfen auf elastischer Bahnkurve, mit unverformter Bahnkurve
15 wie 14, aber mit verformter Bahnkurve
16 wie 10, aber mit Einsatzfenstern im Tilgerkörper zur Aufnahme von mit Bahnkurven ausgebildeten Einsätzen
17 einen über Lenker geführten Tilgerkörper mit einer im Querschnitt elastischen Aufnahme für einen Zapfen
18 wie 17, aber in Schnittdarstellung
19 eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie XIX-XIX in 17
20 die elastische Aufnahme aus 17 und 18, gebildet durch eine Formfeder
21 die elastische Aufnahme aus 17 und 18, gebildet durch ein Elastomer
22 einen über eine Bogenfeder geführten Tilgerkörper, ohne Krafteinwirkung und in Mittenlage
23 wie 22, aber unter Einwirkung der Fliehkraft
24 wie 22, aber nach Auslenkung aus der Mittenlage
25 wie 1, aber mit Anordnung schematisch dargestellter Tilgerkörper an der Primärschwungmasse
26 wie 25, aber mit Konkretisierung der Tilgerkörper vergleichbar zur Ausfühung gemäß 12
27 einen Längsschnitt durch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit Anordnung von schematisch dargestellten Tilgerkörpern an der Abtriebsseite
28 wie 27, aber mit Konkretisierung der Tilgerkörper
29 einen Längsschnitt durch einen Torsionsschwingungsdämpfer und eine mit demselben drehfeste Kupplungsvorrichtung, die an ihrer dem Torsionsschwingungsdämpfer zugewandten Seite mit einem Schwingungstilger versehen ist
30 eine schematische Darstellung eines Antriebsstranges mit Schwingungstilgern an unterschiedlichen Stellen
31 die Anordnung zweier gleichartiger Tilgerkörper an einem Aufnameelement auf unterschiedlichen Radien
32 die Anordnung zweier unterschiedlicher Tilgerkörper an einem Aufnameelement auf gleichem Radius.
In den 1 und 2 ist ein als Schwingungstilger 1 wirksames Schwingungsreduzierungssystem 230 in Form eines Torsionsschwingungsdämpfers 2 (1) abgebildet, der über eine Mehrzahl von Tilgerkörpern 40 (2) verfügt. Das Schwingungsreduzierungssystem 230 weist einen Kurbelwellenflansch 3 auf, der mittels nicht gezeigter Kurbelwellenschrauben an einer Kurbelwelle 5 (1) befestigt ist, die Teil eines Antriebsstranges 6 ist. Kurbelwelle 5 und Kurbelwellenflansch 3 und damit auch das Schwingungsreduzierungssystem 230 sind um eine gemeinsame Rotationsachse 4 drehbar.
Der Kurbelwellenflansch 3 ist mittels nicht gezeigter Verbindungselemente mit einem axial elastischen Element 7 verbunden, das über eine Mehrzahl von axial zueinander angeordneten Einzelelementen verfügen kann. An dem axial elastischen Element 7 ist radial außen ein Massering 8 befestigt, der seinerseits eine nach radial innen greifende Deckplatte 9 fest aufnimmt, und mit dieser gemeinsam eine Kammer 11 axial begrenzt, die zur Aufnahme zumindest eines Umfangsfedersatzes 15 dient. Zur Ansteuerung des Umfangsfedersatzes 15 sind einerseits Ansteuerelemente 13 sowohl am Massering 8 als auch an der Deckplatte 9 vorgesehen, und zwar jeweils an deren dem Umfangsfedersatz 15 zugewandten Seite, während sich der Umfangsfedersatz 15 anderenends an Ansteuerelementen 17 abstützt, die an einer Nabenscheibe 19 vorgesehen sind. Die Nabenscheibe 19 stützt sich über Dichtelemente 20, beispielsweise umfassend eine Tellerfeder, gegenüber der Deckplatte 9 ab, und weist im radial inneren Bereich eine Nabe 31 auf, über welche sie mittels einer Gleitlagerung 29 auf einem Nabenbereich 27 des Kurbelwellenflansches 3 angeordnet ist. Die Gleitlagerung 29 dient als Radiallagerung 32. Hinzu kommt eine Axiallagerung 25, die sich aus einem Stützring 21 und einer Lagerscheibe 23 zusammensetzt. Der Stützring 21 ist in nicht gezeigter Weise an der vom Kurbelwellenflansch 3 abgewandten Seite des axial elastischen Elementes 7 befestigt und greift im radial äußeren Bereich mittels eines Axialauslegers 26 an der Lagerscheibe 23 an, die ihrerseits eine Anlagerfläche 28 für die Nabenscheibe 19 bildet.
Die Nabenscheibe 19 ist im radial mittleren Bereich mittels einer Vernietung 33 mit Distanzbuchsen 35, einem ringförmigen Aufnahmeelement 37 für die bereits genannten Tilgerkörper 40 und mit einer Schwungmasse 66 verbunden, die in nicht gezeigter Weise zur Aufnahme einer Reibungskupplung dient und über eine Anlagefläche 68 für Reibbeläge einer Kupplungsscheibe dieser Reibungskupplung verfügt. Wie eine derartige Reibungskupplung für den zuvor beschriebenen Schwingungstilger 1 aussehen kann, zeigt 25.
In üblicher Weise wird ein an der Nabenscheibe 19 anliegendes Drehmoment auf einen Abtrieb, wie eine Getriebeeingangswelle, übertragen, deren Rotationsachse mit Vorzug zumindest im wesentlichen mit der Rotationsachse 4 des Schwingungsreduzierungssystems 230 sowie der Kurbelwelle 5 fluchtet.
Die bereits genannten Tilgerkörper 40 sind gemäß 2 in gleichen Winkelabständen zueinander entlang des Umfangs des Schwingungstilgers 1 angeordnet. Wie aus 1 in Gesamtschau mit den 3 und 4 erkennbar ist, greifen die Tilgerkörper 40 jeweils über ein Gelenkauge 39 an einem Zapfen 41 an, der an dem Aufnahmeelement 37 aufgenommen ist, und eine Anlenkstelle 42 für den Tilgerkörper 40 an dem Aufnahmeelement 37 bildet. Das Aufnahmeelement 37 umgreift, wie 2 zeigt, die Rotationsachse 4 des Schwingungsreduzierungssystems 230 ringförmig.
Die Tilgerkörper 40 verfügen jeweils über einen Kolben 44, der gemeinsam mit einer Elastizität 60, beispielsweise in Form eines Energiespeichers oder, alternativ, eines Elastomers, in eine Kammerung 53 einer Tilgermasse 52 des jeweiligen Tilgerkörpers 40 eingreift. Der Kolben 44 ist mit einem Kolbenschaft 46 ausgebildet, der sich innerhalb der Kammerung 53 erstreckt und an seinem freien Ende einen Kolbenboden 48 aufweist, der gegenüber der Kammerung 53 mit einer Abdichtung 50 versehen ist. An seinem entgegengesetzten Ende ist der Kolbenschaft 46 mittels einer Lagerung 61 verkantungsfrei in der Tilgermasse 52 geführt. Die Tilgermasse 52 kann gemäß 4 durch eine Mehrzahl an Blechen 54, 55 und 56 gebildet sein, die mittels einer Vernietung 57 zusammen gehalten werden. Die axial äußeren Bleche 54 dienen für eine beidseitige Begrenzung der Kammerung 53, die dazwischen liegenden Gehäusebleche 55 und 56 dagegen als Distanzbleche zwischen den axial äußeren Blechen 54. Im wesentlichen bilden die axial inneren Bleche 55 und 56 eine Gegenfläche 64 zum Kolbenboden 48. Die Tilgermasse 52 wird über an derselben vorgesehene Ansteuerelemente 49 im Ruhezustand des Schwingungstilgers 1 durch die Elastizität 60, die sich anderenends an dem Kolbenboden 48 an dessen von der Anlagefläche 64 abgewandten Seite abstützt, in Richtung zur Drehachse 4 (1 oder 2) beaufschlagt. Die Elastizität 60 verfügt hierzu über eine entsprechende Vorspannung.
Der Ruhezustand des Schwingungstilgers 1 liegt vor, wenn keine Drehbewegung um die Rotationsachse 4 besteht.
Zur Tilgermasse 52 bleibt nachzutragen, dass die Kammerung 53 mit einem viskosen Medium, wie beispielsweise einer Flüssigkeit oder einem Fett, zumindest teilweise befüllt sein kann.
Zur Wirkungsweise des Schwingungstilgers 1:
Bei Einleitung eines Drehmomentes durch die Kurbelwelle 5 wird dieses Drehmoment über den Kurbelwellenflansch 3, das axial elastische Element 7 und den Massering 8, die gemeinsam Teil einer Primärschwungmasse 72 des Schwingungstilgers 1 sind, auf den Umfangsfedersatz 15 und von diesem auf die Nabenscheibe 19 übertragen, wobei die letztgenannte zusammen mit den Tilgerkörpern 40 und der Schwungmasse 66 Teil einer Sekundärschwungmasse 74 ist. Hierbei werden dem Drehmoment eventuell überlagerte Axialschwingungen mittels des axial elastischen Elementes 7 zumindest reduziert, dem Drehmoment eventuell überlagerte Torsionsschwingungen dagegen mittels des Umfangsfedersatzes 15. Derart gedämpft, wird dieses Drehmoment den Tilgerkörpern 40 zugeleitet. Diesen wird also, aufgrund der Anordnung an der Sekundärschwungmasse 74 lediglich ein Restanteil der ursprünglichen Torsionsschwingung zugeleitet. Die Primärschwungmasse 72 bildet hierbei die Antriebsseite 232 des Schwingungsreduzierungssystems 230, die Sekundärschwungmasse 74 dagegen dessen Antriebsseite 234.
Solange bei einer Drehbewegung des Schwingungstilgers 1 und damit des Schwingungsreduzierungssystems 230 um die Rotationsachse 4 die anliegende Fliehkraft relativ gering ist, vermag die Elastizität 60, die sich radial außen am Kolbenboden 48 und radial innen an den Ansteuerelementen 49 der Tilgermasse 52 abstützt, die Tilgermasse 52 in Richtung zur Rotationsachse 4 zu pressen, und hält damit die Anlagefläche 64 der Tilgermasse 52 zumindest im wesentlichen in radialer Anlage am Kolbenboden 48 des Kolbens 44. Sobald allerdings bei zunehmender Drehzahl die Fliehkraft die entgegenwirkende Kraft der Elastizität 60 überschreitet, beginnt eine Verlagerung der Tilgermasse 52 des jeweiligen Tilgerkörpers 40 nach radial außen, also weg von der Rotationsachse 4, und bewirkt hierbei eine Stauchung der Elastizität 60. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis entweder die Elastizität 60 soweit verformt ist, dass deren Einzelwindungen 61 miteinander auf Block gehen, oder aber, bis ein der Tilgermasse 52 zugeordneter Anschlag, beispielsweise am Kolben 44, erreicht ist. Die Tilgermasse 52 des jeweiligen Tilgerkörpers 40 kann bei Befüllung der Kammerung 53 mit viskosem Medium aufgrund der dann erfolgenden Fluidverdrängung mit einer Fluiddämpfung einhergehen. Wesentlich ist allerdings, dass sich mit der Verlagerung der Tilgermasse 52 gegenüber dem Kolben 44 und damit gegenüber der Anlenkstelle 42 der in 3 beispielhaft gezeigte Schwerpunkt S der Tilgermasse 52 gegenüber der Anlenkstelle 42 der Tilgermasse 52 am Aufnahmeelement 37 nach radial außen verlagert. Diese Verlagerung bewirkt, wie mit der eingangs bereits erwähnten Formel Ordnung = √[(m·R·r)/(m·r² + J)] auch mathematisch gezeigt werden kann, dass die Eigenfrequenz des Tilgerkörpers 40 abnimmt, je weiter sich der Schwerpunkt S der Tilgermasse 52 von der Anlenkstelle 42 am Aufnahmeelement 37 entfernt. Folgerichtig verfügt der Tilgerkörper 40 über die geringste Eigenfrequenz, wenn der in 3 eingezeichnete Schwerpunkt S den maximal möglichen Abstand gegenüber der Anlenkstelle 42 am Aufnahmeelement 37 erreicht hat.
Mit Vorzug wird die Elastizität 60, gegebenenfalls unter Einbeziehung eines Anschlages, derart abgestimmt, dass der maximale Abstand des Schwerpunktes S zur Anlenkstelle 42 bei mittleren Drehzahlen, beispielsweise bei etwa 1500–2000 Umdrehungen pro Minute, anliegt. Ebenfalls mit Vorzug wird hierbei der Tilgerkörper 40 so abgestimmt, dass die dann anliegende Eigenfrequenz so ausgelegt ist, dass zumindest im wesentlichen eine perfekte Anpassung an die zu tilgende Ordnung erzielt ist. Diejenige Drehzahl, bei welcher die Eigenfrequenz zumindest im wesentlichen der zu tilgenden Ordnung entspricht, ist nachfolgend als Grenzdrehzahl n_G bezeichnet, die zugeordnete Position der Tilgermasse 52 gegenüber dem Kolben 44 und damit des Schwerpunktes S gegenüber der Anlenkstelle 42 ist entsprechend als Grenzposition bezeichnet. Unterhalb dieser Grenzdrehzahl n_G beziehungsweise radial innerhalb dieser Grenzposition liegt die Eigenfrequenz des Tilgerkörpers 40 damit höher als die zu tilgende Ordnung, wodurch der Tilgerkörper 40 überkritisch abgestimmt ist. Bevorzugt wird eine derartige Abstimmung bei Standardantrieb verwendet, wenn also ein Frontmotor bei einem Fahrzeug mit einer angetriebenen Hinterachse kombiniert wird.
Da die Elastizität 60 die zuvor beschriebene Wirkung durch Radialverlagerung der Tilgermasse 52 gegenüber dem Kolben 44 und damit gegenüber der Anlenkstelle 42 am Aufnahmeelement 37 ermöglicht, ist die Elastizität 60 Teil einer Stellanordnung 58 des Tilgerkörpers 40. Diese Stellanordnung 58 verfügt weiterhin über einen Eingangsteil 76, gebildet durch den Kolben 44, und über einen Ausgangsteil 78, gebildet durch die Tilgermasse 52. Eingangsteil 76 und Ausgangsteil 78 stehen mittels der Elastizität 60 in Wirkverbindung miteinander.
Aufgrund dieser Stellanordnung 58 wird die zuvor detailliert erläuterte Änderung der Eigenfrequenz des jeweiligen Tilgerkörpers 40 ermöglicht, sodass es sich um einen ordnungsvariablen drehzahladaptiven Tilgerkörper 40 handelt. Der Grund für eine ordnungsvariable Auslegung der Tilgerkörper 40 lässt sich anhand der 5 der Zeichnung deutlich erkennen:
Wie die 5 im Einzelnen zeigt, ermöglicht ein zumindest im wesentlichen exakt auf die zu tilgende Ordnung abgestimmter Tilgerkörper 40 beginnend mit einer Grenzdrehzahl n_G und oberhalb derselben eine vorzügliche Tilgerwirkung, beispielsweise auf die zweite Ordnung bei einem 4-Zylinder-Motor in einem Fahrzeug mit Standardantrieb. Ein entsprechender Tilgerverlauf ist in 5 mit durchgezogener Linie schematisch angegeben, mit der Winkelbeschleunigung WB für die zweite Ordnung über der Drehzahl n. Erkennbar ist aber auch, dass der zumindest im wesentlichen exakt auf die zu tilgende Ordnung abgestimmte Tilgerkörper unterhalb dieser Grenzdrehzahl n_G eine extrem schlechte Tilgerwirkung erbringt. Für dieses Problem zeigt sich, dass eine überkritische Auslegung der Tilgerkörper unterhalb der Grenzdrehzahl n_G eine erhebliche Verbesserung erbringt, wie sich aus der gestrichelten Linie ergibt. Hierbei wird – allerdings nur in bestimmten Grenzen – die Tilgerwirkung umso besser, je stärker der Tilgerkörper überkritisch abgestimmt ist. Die Stellanordnung 58 bietet die Möglichkeit, diesen Effekt auszunutzen, indem die Eigenfrequenz des jeweiligen Tilgerkörpers in Abhängigkeit von der jeweils anliegenden Drehzahl einstellbar ist, so dass sich bei Drehzahlen unterhalb der Grenzdrehzahl n_G die jeweils bestmögliche Tilgerwirkung ergibt. Wie zuvor bereits angedeutet, wird sich diese Ordnungsvariabilität allerdings auf einen bestimmten Bereich beschränken, der bei einem 4-Zylinder-Motor mit Standardantrieb beispielsweise zwischen der zweiten Ordnung und der 2,2-ten Ordnung liegt. Besonders vorteilhaft liegt dieser Stellbereich zwischen der 2,00-ten und 2,12-ten Ordnung.
Während die Funktion des Schwingungstilgers 1 bislang schwerpunktmäßig mit Blick auf die Ordnungsvariabilität erläutert worden ist, soll nachfolgend eine Erklärung zur Tilgerwirkung an sich gegeben werden. Wie insbesondere in 2 erkennbar, wird bei Einleitung einer Torsionsschwingung in den Schwingungstilger 1 bewirkt, dass diese Torsionsschwingung an dem Aufnahmeelement 37 eine Drehungleichförmigkeit erzeugt, die eine Auslenkung der Tilgerkörper 40 um deren jeweilige Anlenkstelle 42 am Aufnahmeelement 37 erzwingt. Beispielhaft ist an einem der Tilgerkörper 40 nicht nur der Schwerpunkt S der Tilgermasse 52 eingezeichnet, sondern darüber hinaus auch die Bahnkurve B, entlang welcher der Schwerpunkt S eine Auslenkbewegung erfährt, und zwar entlang des Tilgerradius r, vorgegeben aus dem Abstand des Schwerpunktes S zur Anlenkstelle 42. Einer derartigen Auslenkung der Tilgermasse 52 und damit auch deren Schwerpunktes S entlang der Bahnkurve B wirkt die Fliehkraft entgegen, die sich aus der Rotation Schwingungsreduzierungssystems 230 und damit des Aufnahmeelementes 37 um die Rotationsachse 4 ergibt. Gegenüber dieser Rotationsachse 4 verfügt die Anlenkstelle 42 des Aufnahmeelementes 37 über einen Tilgeraufnahmeradius R, der ebenfalls in 2 eingezeichnet ist. Zur Erinnerung: Gemäß der bereits angegebenen Formel Ordnung = √[(m·R·r)/(m·r² + J)] kann unter Verwendung von Tilgerradius r und Tilgeraufnahmeradius R die Auslegung des jeweiligen Tilgerkörpers 40 auf die zu tilgende Ordnung erfolgen, sobald weiterhin die Masse m sowie das Trägheitsmoment J bekannt ist. Wie ebenfalls bereits zum Ausdruck gebracht, kann für Tilgerkörper ohne Eigendrehbewegung das Verhältnis Ordnung = √R/r näherungsweise für die Auslegung der Ordnung eingesetzt werden.
In den bislang beschriebenen Figuren ist eine bestimmte konstruktive Ausführung eines Tilgerkörpers 40 behandelt. Gleichwertig können aber auch andere konstruktive Ausführungen sein, wie sie nachfolgend beispielhaft erläutert sind. Diese anderen Ausführungen können anstatt des in den 1–4 eingezeichneten Tilgerkörpers 40 Verwendung finden.
In den 6–24 sind weitere Ausführungen für Tilgerkörper angegeben, wobei für vergleichbare Elemente gegenüber den Tilgerkörpern 40 nach 1 bis 4 jeweils ein Index ergänzt ist. Bei den Tilgerkörpern gemäß den 6–9 lautet dieser Index beispielsweise „a”.
Gemäß den 6–9 verfügt der Tilgerkörper 40a jeweils über eine Tilgermasse 52a, in welcher eine Kammerung 53a für eine Elastizität 60a sowie für einen Gleitstein 75 vorgesehen ist. Der Gleitstein 75 ist innerhalb der Kammerung 53a verschiebbar, und ist durch Anordnung auf einem Zapfen 41a um denselben schwenkbar. Der Zapfen 41a ist im Aufnahmeelement 37 aufgenommen, und somit als Anlenkstelle 42a der Tilgermasse 52a an dem Aufnahmeelement 37a wirksam. Dem Gleitstein 75 kann eine Abdichtung 80 zugeordnet sein. Der Gleitstein 75 verfügt über eine Stützfläche 77 für die Elastizität 60a, die sich anderenends an einem Ansteuerelement 49a abstützt, das an der Kammerung 53a der Tilgermasse 52a vorgesehen ist. Der Gleitstein 75 dient für die Tilgermasse 52a als Lagerung 61a gegenüber dem Aufnahmeelement 37.
In den 6 und 8, welche unterschiedliche Schnittebenen des jeweils gleichen Tilgerkörpers 40a darstellen, ist der Schwerpunkt S jeweils angedeutet. Auch bei diesem Tilgerkörper 40a wird, sobald die Fliehkraft die Gegenkraft der Elastizität 60a überschreitet, bewirkt, dass sich die Tilgermasse 52a nach radial außen verlagert, und dadurch der Abstand des Schwerpunktes S zur Anlenkstelle 42 vergrößert wird. In 6 ist beispielhaft der Tilgerradius r eingezeichnet. Sollte die Tilgermasse 52a noch nicht ausreichen, so kann selbstverständlich eine Zusatzmasse 88 ergänzend vorgesehen sein, wie in den 7 und 9 erkennbar. Diese Zusatzmasse 88 wird mittels einer Vernietung 82 an dem übrigen Teil der Tilgermasse 52a befestigt.
Zugunsten einer sauberen Führung der Tilgermasse 52a bei ihrer Auslenkbewegung ist diese Tilgermasse 52a axial zwischen dem Aufnahmeelement 37 und einer Gegenplatte 84 angeordnet und wird, wie insbesondere die 8 und 9 zeigen, durch eine Mehrzahl von als Lagerungen 62a dienende Abstandshalterungen gehalten. Die Lagerungen 62a können mit Vorzug aus Kunststoff oder Weichmetall bestehen und sollen bewirken, dass die Axialführung der Tilgermasse 52a reibungsarm erfolgt. Hierzu sind die Lagerungen 62a in die Tilgermasse 52a eingesetzt, ragen aber, Kontakt zu Aufnahmeelement 37 und Gegenplatte 84 herstellend, mit Gleitköpfen 63 über die Tilgermasse 52a hinaus.
Ansonsten entspricht das Wirkprinzip des in den 6–9 gezeigten Tilgerkörpers 40a dem Wirkprinzip des in den 1–4 gezeigten Tilgerkörpers 40, wonach die Elastizität 60a in Richtung zur Rotationsachse 4 vorgespannt ist, und die Tilgermasse 52a unter der Wirkung der Fliehkraft nach Überwindung der Vorspannkraft der Elastizität 60a in von der Rotationsachse 4 fortweisender Richtung ausgelenkt wird, und dabei für eine Verlagerung des Schwerpunktes S sorgt. Auch hier ist somit die Elastizität 60a Teil einer Stellanordnung 58a. Die Stellanordnung 58a verfügt weiterhin über einen Eingangsteil 76a, gebildet durch den Gleitstein 75, und über einen Ausgangsteil 78a, gebildet durch die Tilgermasse 52a. Eingangsteil 76a und Ausgangsteil 78a stehen mittels der Elastizität 60a in Wirkverbindung miteinander.
Bei der Ausführung gemäß den 10–13 ist eine Lösung gezeigt, bei welcher der Tilgerkörper 40b zwei Tilgermassen 52b (vgl. 11 und 12) beidseits des Aufnahmeelementes 37 aufweist. Jede Tilgermasse 52b verfügt über jeweils zwei Bahnkurven 104, von denen jede mit jeweils einer Bahnkurve 106 des Aufnahmeelementes 37 zusammenwirkt, und zwar über jeweils einen als Anlenkstelle 42b dienenden Zapfen 41b. Eingeleitete Torsionsschwingungen bewirken eine Auslenkung der Tilgermasse 52b relativ zum Aufnahmeelement 37 in Umfangsrichtung, und lösen dabei eine Verlagerung des Zapfens 41b innerhalb der Bahnkurven 104 und 106 aus, sodass der Zapfen 41b eine Bewegung aus der in 10 eingezeichneten Mittenposition in eine seitlich hiervon liegende Auslenkposition vollzieht, und hierdurch die Tilgermasse 52b in Richtung zur Rotationsachse 4 nach radial innen drängt. Einer solchen Relativauslenkung der Tilgermasse 52b gegenüber dem Aufnahmeelement 37 wirkt bei Drehung des Aufnahmeelementes 37 die Fliehkraft entgegen, welche die Tilgermassen 52b in die in 10 eingezeichnete Mittenposition auszurichten versucht.
Derartige Tilgerkörper 40b sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise aus der DE 196 54 915 A1 , und sollen daher bezüglich ihrer grundsätzlichen Funktion nicht weitergehend erläutert werden.
Von wesentlicher Bedeutung für den jetzt vorliegenden Erfindungsgegenstand ist die Ausbildung der Zapfen 41b jeweils als Hohlzapfen, deren Außenwandung 92 jeweils elastisch verformbar ist. Aufgrund dieser Tatsache wirken die Zapfen 41b als Elastizität 60b. Die Außenwandungen 92 der Zapfen 41b, die ohne Fliehkrafteinwirkung jeweils über einen im wesentlichen ringförmigen Querschnitt verfügen, wie er in 10 gezeigt ist, verformen sich unter Einwirkung der in 10 als Pfeil F eingezeichneten Fliehkraft in einen im wesentlichen ovalen Querschnitt gemäß 13. Aufgrund dieser Verformung der Außenwandungen 92 der Zapfen 41b verlagern sich die Tilgermassen 52b und damit deren Schwerpunkte S relativ zum Aufnahmeelement 37.
Die Zapfen 41b ermöglichen somit aufgrund der elastischen Verformung ihrer Außenwandungen 92 eine Verlagerung des in 10 eingezeichneten Schwerpunktes S der Tilgermasse 52b in Richtung des in 10 ebenfalls eingezeichneten, die Fliehkraft symbolisierenden Pfeils F in von einer Rotationsachse fortweisenden Richtung, und ermöglichen dadurch in bereits erläuterter Weise eine Veränderung der Eigenfrequenz der Tilgermasse 52b. Wird dieser Vorgang durch Einleitung einer Torsionsschwingung mit einer Auslenkung der Tilgermasse 52b gegenüber dem Aufnahmeelement 37 in Umfangsrichtung überlagert, so wälzen sich die Zapfen 41b unter stetiger Ovalverformung entlang der Bahnen 104, 106 ab. Weiterhin erbringt diese Lösung den Vorteil, dass die Zapfen 41b bei Erreichen der Endposition in den Bahnen 104, 106 das jeweilige Bahnende unter elastischer Verformung kontaktieren, und dadurch eine Geräuschbildung bei großen Ausschlägen im Umfangsrichtung vermeiden.
Die Zapfen 41b als Elastizität 60b sind somit Teil einer Stellanordnung 58b, die weiterhin einen Eingangsteil 76b in Form des Aufnahmeelementes 37 und einen Ausgangsteil 78b in Form der Tilgermassen 52b umfasst. Eingangsteil 76b und Ausgangsteil 78b stehen mittels der Zapfen 41b, also mittels der Elastizität 60b, in Wirkverbindung miteinander. Für die Zapfen 41b, also für die Elastizität 60b, dienen die Bahnkurven 106 der Tilgermassen 52b als Kammerung 53b.
Gemäß den 11 und 12 sind die beiden Tilgermassen 52b mittels entlang des Umfangs vorgesehener Stufenbolzen 90 (10) in vorbestimmter Beabstandung zueinander gehalten, und außerdem sorgen Lagerungen 62b in Form von Distanzhalterungen für eine reibungsarme Axialführung der Tilgermassen 52b gegenüber dem Aufnahmeelement 37.
Die in den 10 bis 13 dargestellte Ausführung der Tilgerkörper 40b ist in 26 im Zusammenhang mit dem das Aufnahmeelement 37 sowie die Tilgermassen 52b aufnehmenden Schwingungsreduzierungssystems 230 gezeigt. Darstellungsgemäß wird das Aufnahmeelement 37 durch die Nabenscheibe 19 gebildet. Des weiteren ist in 26 die zuvor genannte, aber in den 10 bis 13 nicht gezeigte Rotationsachse 4 dargestellt.
Abweichend von der Lösung gemäß den 10–13 zeigen die 14 und 15 die Elastizität 60b unabhängig vom jeweiligen Zapfen 41b, sodass dieser in konventioneller Weise aus Vollmaterial hergestellt sein kann. Stattdessen ist nun die als Kammerung 53b der Tilgermasse 52b dienende Bahnkurve 106 mit einer Elastizität 60b ausgebildet, indem ein blattfederartiges Element 114 beiderenends an Abstützungen 116 der Bahnkurve 106 aufgelagert ist, und in einem Stützbereich 117 zwischen diesen beiden Abstützungen 116 mit dem Zapfen 41b in Wirkverbindung steht. An der vom Zapfen 41b abgewandten Seite des blattfederartigen Elementes 114 ist in der Tilgermasse 52b eine Aussparung 118 vorgesehen, in welche das blattfederartige Element 114 unter Verformung eindringen kann. Diese Verformung wird dann erfolgen, wenn die Tilgermasse 52b sich fliehkraftbedingt nach radial außen verlagert. In 15 ist durch einen Pfeil F die Wirkrichtung der Fliehkraft und damit die Bewegungsrichtung der Tilgermasse 52b angegeben, die zu einer derartigen Verformung des blattfederartigen Elementes 114 führt. Insofern wird sich der nicht gezeigte Schwerpunkt der Tilgermasse 52b in Richtung des Pfeils F und damit relativ zu der Anlenkstelle 42b am nicht gezeigten Aufnahmeelement verlagern. Der Tilgerkörper 40b hat demnach bei der Position gemäß 14 eine höhere Eigenfrequenz als bei dem Zustand gemäß 15.
Bei dieser Ausführung bildet das blattfederartige Element 114 die Elastizität 60b der Stellanordnung 58b, die weiterhin gemäß 11 oder 12 einen Eingangsteil 76b in Form des Aufnahmeelementes 37 und einen Ausgangsteil 78b in Form der Tilgermassen 52b umfasst. Eingangsteil 76b und Ausgangsteil 78b stehen mittels des blattfederartigen Elementes 114, also mittels der Elastizität 60b, in Wirkverbindung miteinander.
16 zeigt unterschiedliche Einsätze 122, 123 für die Tilgermasse 52b, in denen jeweils die Bahnkurve 106, also die Kammerung 53b, ausgebildet ist. Diese Einsätze 122, 123 sind radial entgegen einer Elastizität 60b verschiebbar, und verändern dadurch die Eigenfrequenz der Tilgermasse 52b und damit des Tilgerkörpers 40b. Der in 16 linke Einsatz 122 verwendet als Elastizität 60b ein blattfederartiges Element 124, während der in 16 rechte Einsatz 123 als Elastizität 60b einen Elastomer 125 heranzieht. Ergänzend ist anzumerken, dass das blattfederartige Element 124 mit einem elastischen Anschlag 102 zusammenwirkt, welcher den Einfederweg des blattfederartigen Elementes 124 und damit dieser Elastizität 60b unter Einwirkung der als Pfeil F eingezeichneten Fliehkraft nach radial außen begrenzt. Der Elastomer 125 im Einsatz 123 kommt dagegen ohne einen solchen Anschlag aus. Bemerkenswert bei der dargestellten Ausführung der Tilgermasse 52b ist die Verwendung zweier unterschiedlicher Stellanordnungen 58b für einen gemeinsamen Tilgerkörper 40b. Selbstverständlich können alternativ auch zwei gleiche Stellanordnungen 58b verwendet werden, und zwar durch jeweils gleiche Einsätze 122 oder 123. Diese Einsätze 122, 123 sind jeweils in ein hierfür vorgesehenes Einsatzfenster 126 eingesetzt, wobei die jeweiligen Umfangswandungen 128 des jeweiligen Einsatzfensters 126 sowie des jeweiligen Einsatzes 122, 123 parallel zueinander verlaufen, und sich demnach der jeweilige Einsatz 122, 123 jeweils in radialer Richtung innerhalb des zugeordneten Einsatzfensters 126 bewegen kann.
Bei dieser Ausführung bildet das blattfederartige Element 124 oder der Elastomer 125 die Elastizität 60b der Stellanordnung 58b, die weiterhin einen Eingangsteil 76b in Form des gemäß 11 oder 12 vorgesehenen Aufnahmeelementes 37 und einen Ausgangsteil 78b in Form der Tilgermassen 52b umfasst. Eingangsteil 76b und Ausgangsteil 78b stehen mittels des blattfederartigen Elementes 124 oder des Elastomers 125, also mittels der Elastizität 60b, in Wirkverbindung miteinander. Für das blattfederartige Element 124 oder den Elastomer 125, also für die Elastizität 60b, dienen die Einsatzfenster 126 der Tilgermassen 52b jeweils als Kammerung 53b.
Bei der in den 17–21 dargestellten Ausführung ist eine Tilgermasse 52c vorgesehen, die über zumindest zwei Lenker 98 an einem Aufnahmeelement 37 aufgenommen ist. Während die Anlenkstellen 100 der Lenker 98 an der Tilgermasse 52c jeweils in konventioneller Weise ausgebildet ist, greifen die Lenker 98 jeweils über eine Elastizität 60c an je einem in das Aufnahmeelement 37 eingelassenen Zapfen 41c an, wobei die Zapfen 41c als Anlenkstelle 42c der Tilgermasse 52c und damit des Tilgerkörpers 40c am Aufnahmeelement 37 dienen. Hierbei ist der an den Lenkern 98 vorgesehene und diese gemäß 19 in vorbestimmtem Abstand zueinander haltende Zapfen 41c als Stufenzapfen ausgebildet, und greift mit seinem Mittenteil in eine Lagerung 132 ein, die elastisch verformbar ausgebildet und in je einer Ausnehmung 138 des Aufnahmeelementes 37 eingesetzt ist. Diese Lagerung 132 ist am besten in 18 erkennbar, und kann entweder durch einen konturierten Elastomer 134 (21) gebildet sein, oder durch eine Stahlformfeder 136 (20). Die letztgenannte weist den Vorteil geringer innerer Dämpfung auf. Gemeinsam ist allen Lagerungen 132, dass diese unter Einwirkung der Fliehkraft, die in 17 durch den Pfeil F angedeutet ist, eine Verformung erfahren, und hierdurch eine Verlagerung der Schwungmasse 52c über die Lenker 98 in Richtung des Pfeiles F zulassen. Hierdurch wird eine Verlagerung des in 17 eingezeichneten Schwerpunktes S gegenüber den Anlenkstellen 42c der Aufnahmeeinrichtung 37 ermöglicht, und dadurch eine Absenkung der Eigenfrequenz des Tilgerkörpers 40c realisiert.
Selbstverständlich können alternativ zur gezeigten Ausführung die Lagerungen 132 jeweils auch in den Anlenkstellen 100 der Tilgermasse 52c vorgesehen sein. Ebenso können die in den 17–19 dargestellten Anlenkstellen 42c und die Anlenkstellen 100 mit den Lagerungen 132 ausgebildet sein.
Bei dieser Ausführung bilden die Lagerungen 132, ausgebildet als Elastomer 134 oder als Stahlformfeder 136, die Elastizität 60c der Stellanordnung 58c, die weiterhin einen Eingangsteil 76c in Form des Aufnahmeelementes 37 und einen Ausgangsteil 78b in Form der Zapfen 41c für die Lenker 98 der Tilgermasse 52b umfasst. Eingangsteil 76b und Ausgangsteil 78b stehen mittels der Lagerungen 132, also mittels der Elastizität 60c, in Wirkverbindung miteinander. Für die Lagerungen 132, also für die Elastizität 60b, dienen die Ausnehmungen 138 im Aufnahmeelement 37 jeweils als Kammerung 53c.
22 zeigt eine Ausführung, bei welcher das Aufnahmeelement 37 für jeden Tilgerkörper 40d über eine Kammerung 53d in Form einer Bahnkurve 142 verfügt. Die Tilgermasse 52d des jeweiligen Tilgerkörpers 40d wird entlang eines vorbestimmten Winkels durch eine Elastizität 60d, gebildet durch eine Bügelfeder 146, umschlossen, wobei diese Elastizität 60d als dem Tilgerkörper 40d zugeordnete Bahnkurve 144 wirksam ist. Die Tilgermasse 52d steht über die Elastizität 60d mit dem Aufnahmeelement 37 in Wirkverbindung, wobei diese Stelle der Wirkverbindung als Anlenkstelle 42d der Tilgermasse 52d am Aufnahmeelement 37 dient.
Im Ruhezustand des Schwingungstilgers 1 nimmt die Tilgermasse 52d die in 22 eingezeichnete Position ein. Unter Einwirkung der in 23 als Pfeil F eingezeichneten Fliehkraft wird die Tilgermasse 52d und damit selbstverständlich auch deren Schwerpunkt S nach radial außen in Richtung zur Bahnkurve 142 verlagert. Dies bewirkt die Reduzierung der Eigenfrequenz des Tilgerkörpers 40d.
Bei dieser Ausführung wird der Eingangsteil 76d der Stellanordnung 58d durch das Aufnahmeelement 37 gebildet, die Elastizität 60d durch die Bügelfeder und der Ausgangsteil 78d durch die Tilgermasse 52d.
Bei Auftreten einer Torsionsschwingung rollt, wie 24 zeigt, die Tilgermasse 52d über ihre Bahnkurve 144, also über die Bügelfeder 146, auf der Bahnkurve 142 des Aufnahmeelementes 37 ab, bis sich ein Gleichgewicht zwischen der Torsionsschwingung und der dieser mit einer Komponente in Umfangsrichtung wirksamen Fliehkraft einstellt.
Über den Umschließungswinkel der Bügelfeder 146 gegenüber der Tilgermasse 52d kann die freie Länge der Bügelfeder 146 zwischen deren Einspannstellen 148 (22) und damit die Steifigkeit der Bügelfeder 146 eingestellt werden. Dadurch ist der Stellweg der Stellanordnung 58d vorgebbar.
Aufgrund der als Bahnkurve 144 wirksamen Bügelfeder 146 kann die Tilgermasse 52d alternativ eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform aufweisen.
Während in den 6 bis 24 Ausführungen für einen Tilgerkörper angegeben sind, die von der Ausführung gemäß den 1 bis 4 abweichen, sollen nachfolgend vorteilhafte Anwendungen für Tilgerkörper angegeben werden. Aus diesem Grund wird auf den bislang jeweils verwendeten Index verzichtet, da für jede dieser Anwendungen jeweils eine der zuvor gezeigten Ausführungen für Tilgerkörper, oder aber eine nochmals andere Ausführung für Tilgerkörper Verwendung finden kann.
Abweichend von 1, nach welcher die Tilgerkörper 40 an der Abtriebsseite 234 des Schwingungsreduzierungssystems 230, mithin also an der Sekundärschwungmasse 74 des Torsionsschwingungsdämpfers 2, vorgesehen sind, finden sich diese gemäß 25 an der Antriebsseite 232 des Schwingungsreduzierungssystems 230, mithin also an der Primärschwungmasse 72 des Torsionsschwingungsdämpfers 2 wieder, und zwar in Zuordnung zur Nabenscheibe 19.
Ergänzend zur 1 zeigt die 25 eine Kupplungsvorrichtung 183 in Form einer Reibungskupplung 150 an der Schwungmasse 66 der Abtriebsseite 234. Die Reibungskupplung 150 wirkt über ein axial wirksames Feder- oder Hebelelement 152 auf eine Druckplatte 154, zwischen der und der Anlagefläche 68 der Schwungmasse 66 eine Kupplungsscheibe 156 einspannbar ist. Diese steht über eine Nabe 158, die mit einer Innenverzahnung 160 ausgebildet ist, mit einem nicht gezeigten Abtrieb, wie einer Getriebeeingangswelle, in Drehverbindung.
Obwohl für den Tilgerkörper 40 gemäß 25 beliebige Ausführungen denkbar sind, zeigt 26 eine bevorzugte Ausführung. Demnach ist als Aufnahmeelement 37 die Nabenscheibe 19 wirksam, die über Bahnkurven 104 für Zapfen 41b verfügt, die als Hohlzapfen mit elastisch verformbarer Außenwandung 92 ausgebildet sind. Über weitere Bahnkurven 106 für die Zapfen 41b verfügen die Tilgermassen 52b beidseits des Aufnahmeelementes 37, die mittels der Lagerungen 62b reibungsarm gegenüber dem Aufnahmeelement 37 geführt sind. Bei dieser Ausführung bildet das Aufnahmeelement 37 den Eingangsteil 76b einer Stellanordnung 58b, die Tilgermassen 52b jeweils das Ausgangsteil der Stellanordnung 58b und die Zapfen 41b die Elastizität 60b.
Bezüglich weiterer Details zu dieser Ausführung der Tilgerkörper 40b wird auf die 10 bis 13 verwiesen.
27 zeigt einen Schwingungstilger 1 mit zumindest einem Tilgerkörper 40 im Gehäuse 163 eines als Kupplungsvorrichtung 183 wirksamen hydrodynamischen Drehmomentwandlers 162. Eine Überbrückungskupplung 164 verfügt über einen Kolben 166, der axial verlagerbar auf einer am Gehäuse 163 befestigten Zentrierung 167 angeordnet ist, sowie über ein Lamellenpacket 168, das zwischen einem am Gehäuse 163 ausgebildeten Aussenlamellenträger 170 und einem Innenlamellenträger 172 wirksam ist. Das Lamellenpacket 168 leitet ein am Gehäuse 163 und damit am Aussenlamellenträger 170 anliegendes Drehmoment auf den Innenlamellenträger 172, der dieses Drehmoment über ein Schwingungsreduzierungssystem 230 auf einen nicht gezeigten Abtrieb, wie eine Getriebeeingangswelle, überträgt. Das Schwingungsreduzierungssystem 230 verfügt über eine Antriebsseite 232, gebildet durch den Innenlamellenträger 170, sowie über eine Abtriebsseite 234, gebildet durch eine Nabe 174, die zur Übertragung des Drehmoments auf den bereits genannten Abtrieb mit Innenverzahnung ausgebildet ist. Das Schwingungsreduzierungssystem 230 umfasst weiterhin zwei mit Radialversatz zueinander angeordnete Umfangsfedersätze 176, 178, wobei ein Ausgangselement 180 des radial inneren, also abtriebsseitigen Umfangsfedersatzes 178 mit der Nabe 174 verbunden ist. Die Nabe 174 oder alternativ das Ausgangselement 180 trägt ein Aufnahmeelement 37 für den zumindest einen Tilgerkörper 40. Damit sind Aufnahmeelement 37 und Tilgerkörper 40 an der Abtriebsseite 234 des Schwingungsreduzierungssystems 230 vorgesehen. Wegen der somit guten Dämpfung eventueller Torsionsschwinungen kann der Tilgerkörper 40 masse- und trägheitsarm und daher kompakt ausgebildet werden, da lediglich ein Reststörmoment getilgt werden muss.
Vorteilhaft ist zudem, Aufnahmeelement 37 und Tilgerkörper 40 radial möglichst weit radial innen anzuordnen, um eine Verstimmung der Tilgerordnung durch Panschverluste im Öl zu begrenzen.
Alternativ können Aufnahmeelement 37 und Tilgerkörper 40 auch an anderer Stelle des Schwingungsreduzierungssystems 230 vorgesehen sein, nämlich wirkungsmäßig zwischen den beiden Umfangsfedersätzen 176, 178, beispielsweise an einem die beiden Umfangsfedersätze 176, 178 miteinander in Wirkverbindung setzenden, deckscheibenförmigen Koppelelement 182. Diese Anordnung kann vorteilhaft sein, wenn die Torsionsschwingung im Bereich der Nabe 174 einen Nulldurchgang erfährt, so dass der Tilgerkörper 40 keine Anregung erfährt.
Obwohl für den Tilgerkörper 40 gemäß 27 beliebige Ausführungen denkbar sind, zeigt 28 eine bevorzugte Ausführung. Demnach ist der am Aufnahmeelement 37 befestigte Kolben 44 zusammen mit der Elastizität 60 in einer Kammerung 53 der Tilgermasse 52 aufgenommen. Bei auftretender Fliehkraft wird die Tilgermasse 52 gegen die Wirkung der Elastizität 60 nach radial außen verlagert, und damit die Eigenfrequenz des Tilgerkörpers 40 abgesenkt. Diese Ausführung entspricht wirkungsmäßig der zu den 1 bis 4 beschriebenen Ausführung eines Tilgerkörpers 40, so dass bezüglich eventueller Details auf die Beschreibung zu diesen Figuren verwiesen wird. Jedenfalls dient der Kolben 44 als Eingangsteil 76 einer Stellanordnung 58, die Tilgermasse 52 dagegen als deren Ausgangsteil 78. Zwischen Eingangsteil 76 und Ausgangsteil 78 wirkt die Elastizität 60.
29 zeigt ein Schwingungsreduzierungssystem 230 in Form eines Torsionsschwingungsdämpfers 2 mit Primärschwungmasse 72 als Antriebsseite 232 und mit Sekundärschwungmasse 74 als Abtriebsseite 234, bei welchem die Abtriebsseite 234 über eine Verzahnung 186 mit einem Zapfen 188 drehverbunden ist, welcher als Eingang einer Kupplungsvorrichtung 183 wirkt. An dem Zapfen 188 ist ein gehäuseartiger Außenlamellenträger 184 befestigt, der an seiner dem Schwingungsreduzierungssystem 230 zugewandten Seite ein Aufnahmeelement 37 sowie wenigstens einen Tilgerkörper 40 aufnimmt. Damit sind Aufnahmeelement 37 und Tilgerkörper 40 an der Abtriebsseite 234 des Schwingungsreduzierungssystems 230 vorgesehen, befinden sich also an einer Stelle, an welcher eventuelle Torsionsschwingungen bereits eine Dämpfung erfahren haben.
Die Kupplungsvorrichtung 183 ist bei der vorliegenden Ausführung nasslaufend ausgebildet, und zwar als Doppelkupplung 185. Eine derartige Kupplungsvorrichtung ist beispielsweise in der DE 100 34 730 A1 beschrieben.
Weitere Anwendungen sind in 30 angegeben. In dieser Figur ist der komplette Antriebsstrang 6 eines Fahrzeugs als Schaltbild dargestellt.
An der Motorfront der Brennkraftmaschine 200 ist wenigstens ein Schwingungstilger 1.1 vorgesehen, um Torsionsschwingungen der Kurbelwelle 5 (vgl. 1) entgegen zu wirken. Dies ist nicht nur für den Steuertrieb der Brennkraftmaschine 200 von Vorteil, sondern insbesondere auch für einen mit der Kurbelwelle 5 verbundenen Riementrieb, der zu Nebenaggregaten führt, wie beispielsweise zu einer Lichtmaschine. Es werden nicht nur die Bauteile dieser Nebenaggregate entlastet, sondern auch der Riementrieb selbst, bei welchem ein Durchrutschen ebenso wie die Übertragung von Schwingungen reduziert werden. Da sich der Schwingungstilger 1.1 außerhalb der Brennkraftmaschine und somit im Umgebungsmedium „Luft” befindet, ist bezüglich der Dämpfung nur eine minimale Beeinflussung der Tilgerbewegung zu erwarten.
Weiterhin ist die Möglichkeit gezeigt, einer ersten Schwungmasse 204 einen Schwingungstilger 1.2 zuzuordnen. Mit diesem kann das Ausgangsniveau der Torsionsschwingungen, das die Kurbelwelle 5 in den Antriebsstrang 6 einleitet, reduziert werden.
Die erste Schwungmasse 204 steht über ein erstes Energiespeicher/Dämpfersystem 208 in Wirkverbindung mit einem Koppelelement 206, das seinerseits über zumindest ein zweites Energiespeicher/Dämpfersystem 210 in Wirkverbindung mit einer zweiten Schwungmasse 212 steht. Die Anbindung eines Schwingungstilgers 1.3 an das Koppelelement 206 hat insbesondere dann eine beruhigende Wirkung, wenn der restliche Antriebsstrang 6 bis bis zu Antriebsrädern 222 besonders steif ist, was bei einem Fahrzeug mit Frontantrieb oftmals der Fall ist. Hier kann es besonders vorteilhaft sein, wenn der Schwingungstilger 1.3 unterhalb der zu tilgenden Ordnung abgestimmt ist, und erst bei steigender Drehzahl die ideale Ordnung, wie beispielsweise die Zündordnung der Brennkraftmaschine 200, erreicht. Eine derartige Lösung ist in 27 gezeigt, und zwar anhand des am Koppelelement 182 des Schwingungsreduzierungssystems 230 radial außen vorgesehenen Schwingungstilgers 1.3, der über ein am Koppelelement 182 befestigtes Aufnahmeelement 37 sowie über wenigstens einen vom Aufnahmeelement 37 getragenen Tilgerkörper 40 verfügt.
Die Anordnung des Schwingungstilgers 1.4 an der zweiten Schwungmasse 212 hinter den beiden Energiespeicher/Dämpfersystemen 208 und 210 hat den Vorteil, dass der Schwingungstilger 1.4 aufgrund optimaler Vorfilterung nur noch einer verhältnismäßig kleinen Restungleichförmigkeit entgegen wirken muss. Auch dieser Schwingungstilger 1.4 ist 27 entnehmbar, indem an der Nabe 174 des Schwingungsreduzierungssystems 230 im radial inneren Bereich das Aufnahmeelement 37 befestigt ist, an welchem wenigstens Tilgerkörper 40 getragen ist.
Sollte der Schwingungstilger 1.4 an einer Stelle angeordnet sein, an welcher er keine Anregung erfährt, so kann er auch keine Wirkung entfalten. Möglicherweise kann dann ein Schwingungstilger 1.5, der auf zumindest ein weiteres Energiespeicher/Dämpfungssystem 214 folgt und einem Abtrieb 216, wie einer Getriebeeingangswelle, zugeordnet ist, eine beruhigende Wirkung erbringen, und dadurch eventuelle Drehungleichförmigkeiten am Differential 220 zu begrenzen. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugen mit Standardantrieb wichtig, um zu vermeiden, dass die Karosserie über die Hinterachslager zu störenden Geräuschen angeregt wird. Da das Differential 220 akustisch kritisch ist, bietet es sich an, beispielsweise an einem nicht gezeigten Tellerrad desselben einen Schwingungstilger 1.6 anzuordnen. Schließlich kann auch einem Antriebsrad 222 ein Schwingungstilger 1.7 zugeordnet werden.
Sollte es zu fahrstufenabhängigen störenden Eigenformen kommen, so kann ein Schwingungstilger auch im Schaltgetriebe 218 eingesetzt werden. Generell gilt, dass die Anbindung von Schwingungstilgern hinter dem Schaltgetriebe 218 den Vorteil haben, dass sie fahrstufenabhängig wirken, so dass Eigenformen und Eigenordnungen, die nur in bestimmten Gängen kritisch sind, gezielt getilgt werden können.
In den 31 und 32 sind vereinfachte Ausführungen von Schwingungstilgern 1 angegeben, durch welche dennoch unterschiedliche Ordnungen tilgbar sind.
31 zeigt einen Schwingungstilger 1 mit Tilgerkörpern 40.1 und 40.2, die zwar gleich dimensioniert sind, die aber ihre jeweiligen Anlenkstellen 42.1 und 42.2 am Aufnahmeelement 37 auf unterschiedlichen Radien R1 und R2 um die Rotationsachse 4 aufweisen. Dadurch ist der Schwerpunkt S1 des ersten Tilgerkörpers 40.1 mit [R1 + r] radial weiter von der Rotationsachse 4 entfernt wie der Schwerpunkt S2 des zweiten Tilgerkörpers mit [R2 + r]. Somit ist bei Gleichheit der Massen m der beiden Tilgerkörper 40.1 und 40.2 die Eigenfrequenz des ersten Tilgerkörpers 40.1 höher als die Eigenfrequenz des zweiten Tilgerkörpers 40.2. Mit Vorzug wird daher die Eigenfrequenz des zweiten Tilgerkörpers 40.2 auf die anregende Ordnung abgestimmt, während die Eigenfrequenz des ersten Tilgerkörpers 40.1 überkritisch ausgelegt ist. Gleichzeitig wird dem zweiten Tilgerkörper 40.2 eine Bremsanordnung 140 zugeordnet, die unterhalb einer bestimmten Grenzdrehzahl n_G dafür sorgt, dass die zweiten Tilgerkörper 40.2 festgebremst und daher unwirksam sind. Der Schwingungstilger 1 wird dann überkritisch betrieben. Ab der Grenzdrehzahl n_G wird dagegen die Bremsanordnung 140 gelöst, und der Schwingungstilger 1 auch mit auf die anregende Ordnung abgestimmtem Tilgerkörper 40.2 betrieben.
32 stellt einen Schwingungstilger 1 dar mit Tilgerkörpern 40.1 und 40.2, die zwar unterschiedlich dimensioniert sind, die aber ihre jeweiligen Anlenkstellen 42 am Aufnahmeelement 37 auf gleichem Radius R um die Rotationsachse 4 aufweisen.
In einer ersten Ausführung ist, bei gleichen Massen m der beiden Tilgerkörper 40.1 und 40.2, der Schwerpunkt S1 des ersten Tilgerkörpers 40.1 mit r1 radial weiter von der Anlenkstelle 42 entfernt wie der Schwerpunkt S2 des zweiten Tilgerkörpers 40.2 mit r2. Wegen unterschiedlicher Trägheiten der beiden Tilgerkörper 40.1 und 40.2 ist somit die Eigenfrequenz des ersten Tilgerkörpers 40.1 geringer als die Eigenfrequenz des zweiten Tilgerkörpers 40.2. Mit Vorzug wird daher die Eigenfrequenz der ersten Tilgerkörper 40.1 auf die anregende Ordnung abgestimmt, die Eigenfrequenz der zweiten Tilgerkörper 40.2 dagegen überkritisch ausgelegt.
Das gleiche Ergebnis ist erzielbar, wenn die beiden Tilgerkörper 40.1 und 40.2 unterschiedliche Massen m1 und m2 aufweisen, aber jeweils gleichen Abstand ihrer Schwerpunkte S1 und S2 zur jeweiligen Anlenkstelle. Selbstverständlich ist auch eine Kombination beider Lösungen möglich.
Bezugszeichenliste

1: Schwingungstilger
2: Torsionsschwingungsdämpfer
3: Kurbelwellenflansch
4: Rotationsachse
5: Kurbelwelle
6: Antriebsstrang
7: axial elastisches Element
8: Massering
9: Deckplatte
11: Kammer
13: Ansteuerelement
15: Umfangsfedersatz
17: Ansteuerelemente
19: Nabenscheibe
20: Dichtelement
21: Stützring
23: Lagescheibe
25: Axiallagerung
26: Axialausleger
27: Nabenbereich
28: Anlagefläche
29: Gleitlagerung
31: Nabe
32: Radiallagerung
33: Vernietung
35: Distanzbuchse
37: Aufnahmeelement
38: Gelenk
39: Gelenkauge
40: Tilgerkörper
41: Zapfen
42: Anlenkstelle
44: Kolben
46: Kolbenschaft
48: Kolbenboden
49: Ansteuerelemente
50: Abdichtung
52: Tilgermasse
53: Kammerung
54, 55, 56: Bleche
57: Vernietung
58: Stellanordnung
60: Elastizität
61: Lagerung
62: Lagerung
63: Gleitköpfe
64: Anlagefläche
66: Schwungmasse
68: Anlagefläche
72: Primärschwungmasse
74: Sekundärschwungmasse
75: Gleitstein
76: Eingangsteil der Stellanordnung
77: Stützfläche
78: Ausgangsteil der Stellanordnung
80: Abdichtung
82: Vernietung
84: Gegenplatte
88: Zusatzmasse
90: Stufenbolzen
92: Außenwandung
98: Lenker
100: Anlenkstelle
102: Anschlag
104, 106: Bahnkurven
112: Distanzhalterungen
114: blattfederartiges Element
116: Abstützungen
117: Stützbereich
118: Aussparungen
122, 123: Einsätze
124: blattfederartiges Element
125: Elastomer
126: Einsatzfenster
128: Umfangswandungen
132: Lagerung
134: Elastomer
136: Formfeder
138: Ausnehmung
140: Bremsanordnung
142, 144: Bahnkurven
146: Bügelfeder
148: Einspannstellen
150: Reibungskupplung
152: Feder- oder Hebelelement
154: Druckplatte
156: Kupplungsscheibe
158: Nabe
160: Innenverzahnung
162: hydrodynamischer Drehmomentwandler
163: Gehäuse
164: Überbrückungskupplung
166: Kolben
167: Zentrierung
168: Lamellenpacket
170: Außenlamellenträger
172: Innenlamellenträger
174: Nabe
176, 178: Umfangsfedersätze
180: Ausgangselement
182: Koppelelement
183: Kupplungsvorrichtung
184: Außenlamellenträger
185: Doppelkupplung
186: Verzahnung
188: Zapfen
200: Brennkraftmaschine
204: erste Schwungmasse
206: Koppelelement
208, 210: Energiespeicher
212: zweite Schwungmasse
214: Energiespeicher
216: Abtrieb
218: Schaltgetriebe
220: Differential
222: Antriebsrad
230: Schwingungsreduzierungssystem
232: Antriebsseite
234: Antriebsseite

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 10331391 A1 [0004, 0006]
DE 19654915 A1 [0079]
DE 10034730 A1 [0108]

Claims

Schwingungstilger für einen Antriebsstrang (6) eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein um eine Rotationsachse (4) drehbares Aufnahmeelement (37) für wenigstens einen Tilgerkörper (40; 40a; 40b; 40c; 40d), der über eine einen Schwerpunkt (S) aufweisende Tilgermasse (52; 52a; 52b; 52c; 52d) verfügt, die an einer Angriffsstelle (42; 42a; 42b; 42c, 42d) des Aufnahmeelementes (37) in Wirkverbindung mit dem Aufnahmeelement (37) steht, und mit einer zwischen dem Aufnahmeelement (37) und der Tilgermasse (52; 52a; 52b; 52c; 52d) vorgesehenen Stellanordnung (58; 58a; 58b; 58c; 58d) zur Abstandseinstellung des Schwerpunktes (S) der Tilgermasse (52; 52a; 52b; 52c; 52d) gegenüber einer Bezugsposition am Aufnahmeelement (37), dadurch gekennzeichnet, dass die Stellanordnung (58; 58a; 58b; 58c; 52d) zur Vorgabe der Eigenfrequenz des Tilgerkörpers (40; 40a; 40b; 40c; 40d) die Abstandseinstellung des Schwerpunktes (S) der Tilgermasse (52; 52a; 52b; 52c; 52d) gegenüber dem Aufnahmeelement (37) bis zum Erreichen einer vorbestimmten Grenzdrehzahl (n_G) in Zuordnung zu der an der Rotationsachse (4) des Aufnahmeelementes (37) anliegenden Drehzahl bewirkt.
Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellanordnung (58; 58a; 58b; 58c; 58d) zwischen dem Aufnahmeelement (37) und der Tilgermasse (52; 52a; 52b; 52c; 52d) einen derart bemessenen Stellweg bereit stellt, dass der Tilgerkörper (40; 40a; 40b; 40c; 40d) in einer radialen Grenzposition des Stellweges eine Eigenfrequenz annimmt, die der zu tilgenden Ordnung zumindest im wesentlichen entspricht, in den übrigen Positionen des Stellweges dagegen von der zu tilgenden Ordnung abweichende Eigenfrequenzen annimmt.
Schwingungstilger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Stellanordnung (58; 58a; 58b; 58c; 58d) der Stellweg derart ausgelegt ist, dass der Tilgerkörper (40; 40a; 40b; 40c; 40d) radial innerhalb der Grenzposition Eigenfrequenzen annimmt, die oberhalb der zu tilgenden Ordnung liegen.
Schwingungstilger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Stellanordnung (58; 58a; 58b; 58c; 58d) der Stellweg derart ausgelegt ist, dass der Tilgerkörper (40; 40a; 40b; 40c; 58d) radial innerhalb der Grenzposition Eigenfrequenzen annimmt, die unterhalb der zu tilgenden Ordnung liegen.
Schwingungstilger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die eingestellte Ordnung wie folgt ergibt: Ordnung = √[(m·R·r)/(m·r² + J)] mit: Radius r zwischen dem Schwerpunkt (S) einer Tilgermasse (52; 52a; 52b; 52c; 52d) um deren Angriffsstelle (42; 42a; 42b; 42c; 42d) an dem Aufnahmeelement (37) Radius (R) zwischen der Rotationsachse (4) des Aufnahmeelementes (37) und der Angriffsstelle (42; 42a; 42b; 42c; 42d) der Tilgermasse (52; 52a; 52b; 52c; 52d) am Aufnahmeelement (37) Trägheitsmoment (J) der Tilgermasse (52; 52a; 52b; 52c; 52d) um deren Schwerpunkt (S) Masse (m) der Tilgermasse (52; 52a; 52b; 52c; 52d).
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellanordnung (58; 58a; 58b; 58c; 58c) wenigstens eine Elastizität (60; 60a; 60b; 60c; 60d), wenigstens einen mit dem Aufnahmeelement (37) oder mit einem Bauteil (44; 75) des Tilgerkörpers (40; 40a), zumindest in Wirkverbindung stehenden Eingangsteil (76; 76a; 76b; 76c; 76d) und wenigstens einen mit mit einem Bauteil (122, 123; 98) des Tilgerkörpers (40b; 40c) oder mit der Tilgermasse (52; 52a; 52b) zumindest in Wirkverbindung stehenden Ausgangsteil (78, 78a, 78b, 78c; 78d) umfasst, wobei Eingangsteil (76; 76a; 76b; 76c; 76d) und Ausgangsteil (78, 78a, 78b, 78c; 78d) über die Elastizität (60; 60a; 60b; 60c; 60d) miteinander in Wirkverbindung stehen.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizität (60; 60a; 60b; 60c; 60d) der Stellanordnung (58; 58a; 58b; 58c; 58d) entgegengesetzt zu der durch Drehung des Aufnahmeelementes (37) um seine Rotationsachse (4) hervorgerufenen Fliehkraft wirksam ist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (37) und/oder der Tilgerkörper (40; 40a; 40b; 40c; 40d) eine Kammerung (53, 53a, 53b, 53c; 53d) zur zumindest teilweisen Aufnahme zumindest eines Bauteils von Eingangsteil (76; 76a; 76b; 76c; 76d), Elastizität (60; 60a; 60b; 60c; 60d) oder Ausgangsteil (78, 78a, 78b, 78c; 78d) der Stellanordnung (58; 58a; 58b; 58c; 58d) aufweisen.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Vierzylinder-Viertaktmotor und Standardbauweise ein bevorzugter Wertebereich bei überkritischer Auslegung zwischen 2,00 und 2,2, bevorzugt bei 2.06 und 2,12 liegt.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 9 an einem Schwingungsreduzierungssystem (230) mit einer Antriebsseite (232) und einer Abtriebsseite (234), dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme der Tilgerkörper (40; 40a; 40b; 40c; 40d) an der Abtriebsseite (234) des Schwingungsreduzierungssystem (230) erfolgt.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme der Tilgerkörper (40; 40a; 40b; 40c; 40d) an der Antriebsseite (232) des Schwingungsreduzierungssystem (230) erfolgt.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsteil (76) der Stellanordnung (58) durch einen am Aufnahmeelement (37) angreifenden Kolben (44) des Tilgerkörpers (40) und der Ausgangsteil (78) der Stellanordnung (58) durch die Tilgermasse (52) gebildet ist, und der Kolben (44), der in eine an der Tilgermasse (52) vorgesehene Kammerung (53) eindringt, mittels einer Lagerung (61) für eine relativ bewegbare Aufnahme der Tilgermasse (52) sorgt.
Schwingungstilger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (52) die Elastizität (60) in der Kammerung (53) aufnimmt, und die Elastizität (60) sich einerends an einem Kolbenboden (58) des Kolbens (44) und anderenends an Ansteuerelementen (49) der Tilgermasse (52) abstützt.
Schwingungstilger nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (52) aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Blechen (54 bis 56) zusammen gesetzt ist, von denen ein erster Teil (54) die Kammerung (53) begrenzt, und ein zweiter Teil (55, 56) die Kammerung (53) bildet.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsteil (76a) der Stellanordnung (58a) durch einen am Aufnahmeelement (37) angreifenden Gleitstein (75) des Tilgerkörpers (40a) und der Ausgangsteil (78a) der Stellanordnung (58a) durch die Tilgermasse (52a) gebildet ist, und der Gleitstein (75), der in eine an der Tilgermasse (52a) vorgesehene Kammerung (53a) eindringt, als Lagerung (61a) für eine relativ bewegbare Aufnahme der Tilgermasse (52a) über deren Kammerung (53a) sorgt.
Schwingungstilger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (52a) die Elastizität (60a) in der Kammerung (53a) aufnimmt, und die Elastizität (60a) sich einerends an einer Stützfläche (77) des Gleitsteines (75) und anderenends an einem Ansteuerelement (49a) der Tilgermasse (52a) abstützt.
Schwingungstilger nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (52a) mittels einer Mehrzahl von Lagerungen (62a) zumindest gegenüber dem Aufnahmeelement (37) gleitend geführt ist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsteil (76b) der Stellanordnung (58b) durch das Aufnahmeelement (37) und der Ausgangsteil (78b) der Stellanordnung (58b) durch die Tilgermasse (52b) gebildet ist, von denen das Aufnahmeelement (37) über eine Kurvenbahn (104) und die Tilgermasse (52) über eine Kurvenbahn (106) verfügt, wobei die beiden Kurvenbahnen (104, 106) zur Aufnahme eines Zapfens (41b) dienen, der zugunsten einer Wirkung als Elastizität (60b) über eine elastisch verformbare Außenwandung (92) verfügt.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsteil (76b) der Stellanordnung (58b) durch das Aufnahmeelement (37) und der Ausgangsteil (78b) der Stellanordnung (58b) durch die Tilgermasse (52b) gebildet ist, von denen das Aufnahmeelement (37) über eine Kurvenbahn (104) und die Tilgermasse (52b) über eine Kurvenbahn (106) verfügt, wobei die beiden Kurvenbahnen (104, 106) zur Aufnahme eines Zapfens (41b) dienen, und die Kurvenbahn (106) der Tilgermasse (52b) ein als Laufbahn für den Zapfen (41b) dienendes blattfederartiges Element (114) aufnimmt, das als Elastizität (60b) wirksam ist.
Schwingungstilger nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurvenbahn (106) eine Aussparung (118) zugeordnet ist, die durch Abstützungen (116) für das blattfederartige Element (114) begrenzt ist, und die als Eindringraum für das blattfederartige Element (114) bei Verformungen desselben vorgesehen ist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsteil (76b) der Stellanordnung (58b) durch das Aufnahmeelement (37) und der Ausgangsteil (78b) der Stellanordnung (58b) durch die Tilgermasse (52b) gebildet ist, von denen das Aufnahmeelement (37) über eine Kurvenbahn (104) und die Tilgermasse (52b) über eine Kurvenbahn (106) verfügt, wobei die beiden Kurvenbahnen (104, 106) zur Aufnahme eines Zapfens (41b) dienen, und die Kurvenbahn (106) der Tilgermasse (52b) in einem Einsatz (122, 123) ausgebildet ist, der in je einer Aussparung (118) der Tilgermasse (52b) gegen die Wirkung einer Elastizität (60b) verlagerbar angeordnet ist.
Schwingungstilger nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizität (60b) durch ein blattfederartiges Element (124) oder durch ein Elastomer (125) gebildet ist, das sich jeweils einerends an dem Einsatz (122, 123) und anderenends an einer Begrenzung der Aussparung (118) abstützt.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsteil (76c) der Stellanordnung (58c) durch das Aufnahmeelement (37) und der Ausgangsteil (78c) der Stellanordnung (58c) durch Zapfen (42c) gebildet ist, welche über Lenker (98) zur Aufnahme einer Tilgermasse (52c) dienen, wobei das Aufnahmeelement (37) über Ausnehmungen (138) verfügt, von denen jede zur Aufnahme je einer jeweils einen Zapfen (42c) umschließenden Elastizität (60c) verfügt.
Schwingungstilger nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizität (60c) durch eine Formfeder (136) oder durch ein Elastomer (134) gebildet ist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsteil (76d) der Stellanordnung (58d) durch das Aufnahmeelement (37) und der Ausgangsteil (78d) der Stellanordnung (58d) durch die Tilgermasse (52d) gebildet ist, von denen das Aufnahmeelement (37) mit einer als Kammerung (53d) wirksamen Bahnkurve (142) ausgebildet ist, und die Tilgermasse (52d) zumindest entlang eines Teils ihrer Erstreckung von einer als Bahnkurve (144) dienenden Bügelfeder (146) umschlossen ist, wobei die Bügelfeder (146) als Elastizität (60d) wirksam ist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abtriebsseite (234) des Schwingungsreduzierungssystems (230) eine Kupplungsvorrichtung (183) aufgenommen ist.
Schwingungstilger nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsreduzierungssystem (230) als Torsionsschwingungsdämpfer (2) und die Kupplungsvorrichtung (183) als konventionelle Reibungskupplung (150) oder als Doppelkupplung (185) ausgebildet ist.
Schwingungstilger nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (183) an ihrer dem Schwingungsreduzierungssystem (230) zugewandten Seite mit zumindest einer Tilgermasse (40) versehen ist.
Schwingungstilger nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (183) mittels einer Verzahnung (186) mit dem Schwingungsreduzierungssystem (230) verbunden ist.
Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsreduzierungssystem (230) einer Überbrückungskupplung (164) eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers (162) zugeordnet ist, und an seiner Abtriebsseite (234) wenigstens eine Tilgermasse (40) aufweist.
Schwingungstilger nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebsseite (234) des Schwingungsreduzierungssystems (230) durch eine Nabe (147) gebildet ist, welche zur Aufnahme der wenigstens einen Tilgermasse (40) vorgesehen ist.
Schwingungstilger zur Verwendung in einem Antriebsstrang (6) eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein um eine Rotationsachse (4) drehbares Aufnahmeelement (37) für wenigstens zwei jeweils einen Schwerpunkt (S1, S2) aufweisende Tilgerkörper (40.1; 40.2), die an je einer Angriffsstelle (42.1; 42.2) des Aufnahmeelementes (37) angebunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Tilgerkörper (40.1; 40.2) auf unterschiedlichen Radien (R1, R2) gegenüber der Rotationsachse (4) aufgenommen sind.
Schwingungstilger nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Tilgerkörper (40.1; 40.2) zumindest im wesentlichen gleiche Massen (m) und gleiche Geometrien aufweisen.
Schwingungstilger nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Tilgerkörper (40.2), die auf dem jeweils kleineren Radius (R2) gegenüber der Rotationsachse (4) angeordnet sind, zumindest im wesentlichen auf die zu tilgende Ordnung abgestimmt sind, während diejenigen Tilgerkörper (40.1), die auf dem jeweils größeren Radius (R1) gegenüber der Rotationsachse (4) angeordnet sind, überkritisch abgestimmt sind.
Schwingungstilger nach Anspruch 32, 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass denjenigen Tilgerkörpern (40.2), die auf dem jeweils kleineren Radius (R2) gegenüber der Rotationsachse (4) angeordnet sind, eine Bremsanordnung (140) zugeordnet ist, die zumindest im wesentlichen bei Betriebsbedingungen gelöst ist, bei denen die Tilgerkörper (40.1; 40.2) zumindest im wesentlichen auf die zu tilgende Ordnung abgestimmt sein sollen.
Schwingungstilger zur Verwendung in einem Antriebsstrang (6) eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein um eine Rotationsachse (4) drehbares Aufnahmeelement (37) für wenigstens zwei jeweils einen Schwerpunkt (S1, S2) aufweisende Tilgerkörper (40.1; 40.2), die an je einer Angriffsstelle (42) des Aufnahmeelementes (37) auf gleichen Radien (R) gegenüber der Rotationsachse (4) angebunden sind dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Tilgerkörper (40.1; 40.2) entweder mit unterschiedlichen Massen (m1, m2) und/oder mit unterschiedlichen Abständen (r1, r2) des jeweiligen Schwerpunktes (S1, S2) gegenüber der jeweiligen Drehachse (42) wirksam sind.