DE102010046319A1

DE102010046319A1 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102010046319A1
Application number: DE102010046319A
Authority: DE
Inventors: Eugen Kombowski
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2010-09-23
Publication date: 2011-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit mindestens zwei Dämpferteilen, die entgegen der Wirkung zumindest eines Energiespeichers mit wenigstens zwei Energiespeicherelementen begrenzt relativ zueinander in beide Drehrichtungen verdrehbar sind. Die Energiespeicherelemente sind in der Nullstellung des Drehschwingungsdämpfers wirksam zwischen den beiden Dämpferteilen vorgespannt und derart angeordnet, dass die Verdrehkräfte der Energiespeicherelemente bei einem ersten Verdrehwinkel in jeweils entgegengesetzte Richtung wirken und bei weiterer Verdrehung bei einem zweiten, größeren Verdrehwinkel in jeweils die gleiche Richtung wirken.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Derartige Drehschwingungsdämpfer sind allgemein bekannt. Diese können beispielsweise zur Dämpfung von Drehschwingungen im Steuertrieb einer Brennkraftmaschine eingesetzt sein. DE 10 2004 035 564 A1 offenbart einen Drehschwingungsdämpfer mit mehreren entgegen der Wirkung zumindest eines Energiespeichers begrenzt und relativ zueinander verdrehbaren Dämpferteilen. Die relative Verdrehung wird durch einen Verdrehwinkel charakterisiert und in Nullstellung des Drehschwingungsdämpfers, das bedeutet bei einem Verdrehwinkel von Null, weist der Energiespeicher einen vorgespannten Anfangsspannungszustand auf. Der Energiespeicher umfasst vier umfangsseitig in Ausschnitten eines Dämpferteils aufgenommene und jeweils durch die Anschläge dieser Ausschnitte vorgespannte Energiespeicherelemente. Die Energiespeicherelemente, beispielsweise in Form von Druckfedern, stellen eine Wirkverbindung zu einem gegenüber dem ersten Dämpferteil konzentrisch verdrehbaren zweiten Dämpferteil her, das über Anschläge mit dem jeweiligen Energiespeicherelement gekoppelt werden kann.
Die Vorspannung der Energiespeicherelemente dient beispielsweise der Vermeidung eines Spiels zwischen dem Energiespeicherelement und den jeweiligen Ausschnitten des Dämpferteils, in dem dieses angeordnet ist und damit eines Verrutschens des Energiespeicherelements in dem Ausschnitt, was sich in störenden Geräuschen äußern würde.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Schwingungsverhalten eines Drehschwingungsdämpfers mit vorgespanntem Energiespeicher zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Entsprechend wird ein Drehschwingungsdämpfer mit mindestens zwei entgegen der Wirkung zumindest eines Energiespeichers begrenzt relativ zueinander in beide Drehrichtungen verdrehbaren und durch den Energiespeicher mit einer Verdrehkraft beaufschlagbaren Dämpferteilen vorgeschlagen, wobei der in Nullstellung des Drehschwingungsdämpfers einen vorgespannten Anfangsspannungszustand aufweisende Energiespeicher wenigstens zwei in jeweils einem Ausschnitt der Dämpferteile aufgenommene Energiespeicherelemente umfasst und die Energiespeicherelemente in der Nullstellung wirksam zwischen den beiden Dämpferteilen vorgespannt und derart angeordnet sind, dass die Verdrehkräfte der Energiespeicherelemente bei einem ersten Verdrehwinkel in jeweils entgegengesetzte Richtung wirken und bei weiterer Verdrehung in die gleiche Richtung ein Energiespeicherelement weiter gespannt und das andere Energiespeicherelement entspannt wird. Dadurch kann das Schwingungsverhalten des Drehschwingungsdämpfers verbessert werden. Beispielsweise kann die Kennlinie des Drehschwingungsdämpfers im Nulldurchgang eine lineare Form aufweisen. Auch ist es möglich, über einen großen Verdrehwinkelbereich eine gleiche Steigung der Kennlinie zu bewirken, während die Vorspannung der Energiespeicherelemente in Nullstellung des Drehschwingungsdämpfers verringert werden kann.
Der Drehschwingungsdämpfer kann insbesondere zur Dämpfung von Schwingungen wirksam zwischen einer Eingangsseite, beispielsweise einer Ausgangsseite einer Kupplungseinrichtung oder einem Turbinenrad eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers und einer Ausgangsseite, beispielsweise einer mit einer Getriebeeingangswelle verbindbaren Abtriebsnabe oder einem weiteren Bauteil eines Drehschwingungsdämpfers, beispielsweise einem Abtriebselement oder einem wirksam zwischen wenigstens zwei Dämpferstufen eingebrachtem Zwischenelement angeordnet sein.
Ein Verdrehwinkel kann in der einen als auch in der anderen Drehrichtung anliegen, wobei der erste und zweite Verdrehwinkel in der einen Drehrichtung nicht zwingend gleich dem entsprechend ersten und zweiten Verdrehwinkel in die andere Drehrichtung sein muss.
Ein Dämpferteil kann als Mitnehmerscheibe und das andere als Dämpferflansch ausgeführt sein. Auch kann ein Dämpferteil mittelbar oder unmittelbar mit einer Antriebsseite beispielsweise einer Brennkraftmaschine und das andere Dämpferteil mit einer Abtriebsseite beispielsweise einem Getriebe mittelbar oder unmittelbar verbunden sein. Auch kann wenigstens ein Dämpferteil als Zwischenflansch beispielsweise eines Reihendämpfers ausgeführt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Energiespeicherelemente in beide Drehrichtungen parallel wirksam schaltbar. Das bedeutet, die Energiespeicherelemente sind parallel wirksam, sobald diese jeweils mit einer Kraft beaufschlagt werden. Dabei können wenigstens zwei Energiespeicherelemente in Nullstellung des Drehschwingungsdämpfers derart zwischen den beiden Dämpferteilen vorgespannt sein, dass die Energiespeicherelemente die beiden Dämpferteile bei bestimmten Verdrehwinkel mit jeweils in entgegengesetzter Richtung wirkenden Verdrehkräften beaufschlagen wobei sich die Summe der Verdrehkräfte in Nullstellung des Drehschwingungsdämpfers aufhebt. Verdreht sich ein Dämpferteil aus der Nullstellung des Drehschwingungsdämpfers gegenüber dem anderen Dämpferteil mit einem gewissen ersten Verdrehwinkel, so wird die Verdrehkraft eines Energiespeicherelements größer und die Verdrehkraft des anderen Energiespeicherelements geringer als die Vorspannkraft im Anfangsspannungszustand und beide Energiespeicherelemente wirken parallel solange die Richtung der Verdrehkräfte beibehalten bleibt und jeweils der Betrag der Verdrehkräfte von Null verscheiden ist. Auch bei einem in die gleiche Drehrichtung wie der erste Verdrehwinkel zeigenden zweiten, größeren Verdrehwinkel, bei dem die Verdrehkräfte beider Energiespeicherelemente nun jeweils in die gleiche Richtung wirken, sind die beiden Energiespeicherelemente parallel geschaltet. Somit ändern sich zwar die Richtungen der Verdrehkräfte zwischen erstem und zweitem Verdrehwinkel, doch die Verdrehkräfte der Energiespeicherelemente wirken bei beiden Verdrehwinkel parallel.
Vorteilhafterweise ist die in Nullstellung die Verdrehkraft bildende Vorspannkraft der Energiespeicherelemente kleiner gleich 50 Prozent der bei einem maximalen Verdrehwinkel des Drehschwingungsdämpfers auftretenden Verdrehkraft, beispielsweise bei 10% bis 20% der bei dem maximalen Verdrehwinkel auftretenden Verdrehkraft. Dadurch kann die Vorspannung der Energiespeicherelemente verringert werden, während die Energiespeicherelemente über einen großen Verdrehwinkelbereich parallel wirksam sind. Der maximale Verdrehwinkel gibt die maximale Verdrehung der beiden Dämpferteile gegeneinander in eine Drehrichtung an.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Energiespeicherelement bei dem ersten Verdrehwinkel zwischen einem ersten Anschlag an dem ersten Dämpferteil und einem ersten Anschlag an dem zweiten Dämpferteil gespannt und bei dem zweiten Verdrehwinkel zwischen einem zweiten Anschlag an dem ersten Dämpferteil und einem zweiten Anschlag an dem zweiten Dämpferteil gespannt. Beispielsweise kann die Richtung der Verdrehkraft dieses Energiespeicherelements bei einer Verdrehung abhängig von dem Verdrehwinkel sein, während die Verdrehkraft des anderen Energiespeicherelements bei einer Verdrehung in die gleiche Drehrichtung immer in eine Richtung wirkt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Energiespeicherelement bei einem dem zweiten Verdrehwinkel nachfolgenden dritten Verdrehwinkel von wenigstens einem der zweiten Anschläge der beiden Dämpferteile beaufschlagbar. Während das Energiespeicherelement bei einem ersten Verdrehwinkel jeweils zwischen einem ersten Anschlag der beiden Dämpferteile verspannt ist, wird es mit zunehmender Verdrehung beispielsweise entspannt bis es bei einem dritten Verdrehwinkel an wenigstens einer Umfangsseite anstatt von einem ersten Anschlag, nun von einem zweiten Anschlag begrenzt und/oder beaufschlagt wird. Dieser zweite Anschlag kann bei weiterer Verdrehung die Beaufschlagung des jeweiligen Dämpferteils mit dem Energiespeicherelement übernehmen. Auch kann das Energiespeicherelement bei dem dritten Verdrehwinkel entspannt in dem Ausschnitt und gegebenenfalls ohne Kontakt zu einem der Anschläge aufgenommen sein. Dabei kann das andere Energiespeicherelement, das bei Verdrehung vom ersten zum dritten Verdrehwinkel gespannt wird, bei dem dritten Verdrehwinkel weiterhin gespannt sein. Vorteilhafterweise ergibt sich beim Wechsel vom ersten zum dritten Verdrehwinkel eine Veränderung in der Steigung der Federkennlinie. Insbesondere wird die Steigung ab dem dritten Verdrehwinkel geringer, es ergibt sich insgesamt also eine degressive Federkennlinie, da in diesem Fall ab dem dritten Verdrehwinkel nur ein Energiespeicherelement beaufschlagt ist, während das andere entlastet in dem Ausschnitt aufgenommen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Energiespeicherelement bei dem dritten Verdrehwinkel vorgespannt oder spannungsfrei, spannungsfrei insbesondere in einem begrenzten Verdrehwinkelbereich. Spannungsfrei bedeutet dabei, dass das Energiespeicherelement sich in einem entspannten Zustand ohne Einwirkung von Kräften auf das Energiespeicherelement befindet. Dies kann beispielsweise durch eine besondere Ausführungsform der Erfindung verwirklicht werden, bei der die Länge des Energiespeicherelements kleiner als der jeweilige umfangsseitige Abstand zwischen dem ersten und zweiten Anschlag der das Energiespeicherelement aufnehmenden Ausschnitte der Dämpferteile ist.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform bilden die beiden Energiespeicherelemente ein Federpaar und umfangsseitig sind mindestens zwei Federpaare angeordnet. Bei gegebenem umfangsseitigen Bauraum, beispielsweise in einem scheibenförmigen Dämpferteil, können mehrere Federpaare angeordnet werden, um die gesamte Dämpfereigenschaft zu verbessern. Außerdem kann ein insbesondere radiales Kräftegleichgewicht oder eine Zentrierung erreicht werden, wenn die Federpaare um die Drehachse geeignet angeordnet werden. Vorteilhafterweise sind die Federpaare parallel verschaltet, wodurch sich beispielsweise eine verbesserte Dämpfungswirkung des Drehschwingungsdämpfers erzielen lässt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Energiespeicherelemente eines Federpaares umfangsseitig benachbart angeordnet, können aber auch umfangsseitig jeweils Energiespeicherelemente eines anderen Federpaares umschließen. Vorteilhafterweise sind die Energiespeicherelemente als Bodenfedern und/oder als Druckfedern ausgebildet.
Vorteilhafterweise ist ein Dämpferteil von dem anderen Dämpferteil axial beidseitig berandet ist, kann aber auch von dem anderen Dämpferteil axial einseitig berandet sein. Insbesondere sind beide Dämpferteile konzentrisch zueinander angeordnet.
Auch wird zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ein Verfahren zur Dämpfung von Drehschwingungen vorgeschlagen bei dem ein Drehschwingungsdämpfer zwei entgegen der Wirkung zumindest eines Energiespeichers begrenzt relativ zueinander in beide Drehrichtungen verdrehbare und durch den Energiespeicher mit einer Verdrehkraft beaufschlagbare Dämpferteile aufweist. Der in der Nullstellung des Drehschwingungsdämpfers einen vorgespannten Anfangsspannungszustand aufweisende Energiespeicher umfasst wenigstens zwei in jeweils einem Ausschnitt der Dämpferteile aufgenommene Energiespeicherelemente, die wirksam zwischen den beiden Dämpferteilen vorgespannt sind. Bei einer relativen Verdrehung in einer Drehrichtung wirken die Verdrehkräfte der Energiespeicherelemente bei einem ersten Verdrehwinkel in jeweils entgegengesetzte Richtung und bei weiterer Verdrehung bei einem zweiten, größeren Verdrehwinkel in jeweils die gleiche Richtung. Die Verdrehkräfte der jeweiligen Energiespeicherelemente wirken im Wesentlichen parallel über den gesamten Verdrehwinkelbereich in beide Drehrichtungen. Insbesondere wird ausgehend von der Nullstellung die durch die Vorspannung in eine Richtung wirkende Verdrehkraft eines Energiespeicherelements bei einer Verdrehung verringert und wenn diese Verdrehkraft einen bestimmten Wert unterschreitet, ändert sich bei weiterer Verdrehung die Richtung der Verdrehkraft dieses Energiespeicherelement und die Verdrehkraft steigt nun in dieser entgegengesetzten Richtung an. Dadurch kann beispielsweise die Vorspannung dieses Energiespeicherelements verringert werden, womit beispielsweise einfachere und kostengünstigere Energiespeicherelemente verwendet werden können. Die gleichen Verhältnisse gelten auch für eine Verdrehung in die andere Drehrichtung, allerdings müssen die Kraftverhältnisse in einer Drehrichtung bei einem Verdrehwinkel nicht notwendigerweise gleich mit den Kraftverhältnissen in der anderen Drehrichtung bei betragsmäßig gleichem Verdrehwinkel sein.
Die Erfindung kann überall dort eingesetzt werden, wo ein verbessertes Schwingungsverhalten oder ein kostengünstigerer Aufbau wünschenswert ist, beispielsweise in einer Nasskupplung, in einer Doppelkupplung, in einem Drehmomentwandler oder auch in einem Zweimassenschwungrad.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Abbildungen, sowie deren Beschreibungsteile, bei deren Darstellung zugunsten der Übersichtlichkeit auf eine maßstabsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde. Es zeigen im Einzelnen:
1: Eine schematisch vereinfachte Querschnitts-Darstellung eines Drehschwingungsdämpfers in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
2a: Drehschwingungsdämpfer aus 1 mit veranschaulichten Kraftverhältnissen.
2b: Schematisch vereinfachte Prinzipdarstellung des in 2 gezeigten Drehschwingungsdämpfers.
3: Draufsicht auf einen Drehschwingungsdämpfer in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
4: Diagramm mit zwei Kennlinien von Drehschwingungsdämpfern in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
5: Draufsicht auf einen Drehschwingungsdämpfer in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
6: Diagramm mit einer Kennlinie eines Drehschwingungsdämpfers in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
7: Diagramm mit einer Kennlinie eines Drehschwingungsdämpfers in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
In 1 ist ein Drehschwingungsdämpfer in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung 10 in schematisch vereinfachter Querschnitts-Ansicht in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse 102 dargestellt. Der Drehschwingungsdämpfer 10 weist zwei Dämpferteile 12, 14 auf, die entgegen der Wirkung eines Energiespeichers 16 gegeneinander um die gemeinsame Drehachse 102 und in beide Drehrichtungen 100, 101 verdrehbar sind. Der Energiespeicher 16 besteht aus drei parallel wirksam verschalteten Federpaaren 30, wobei jedes Federpaar 30 wiederum zwei jeweils parallel wirksam verschaltete Energiespeicherelemente 18, 19 wie Druckfedern aufweist. Jedes Energiespeicherelement 18, 19 ist in einem Ausschnitt 20 des ersten Dämpferteils 12 und in einem Ausschnitt 21 des zweiten Dämpferteils 14 vorgespannt aufgenommen. Die Ausschnitte 20, 21 liegen dabei im Wesentlichen axial komplementär übereinander, so dass das jeweilige Energiespeicherelement 18, 19 einfügbar ist. Dabei sind die Energiespeicherelemente 18, 19 in den Ausschnitten 20, 21 umfangsseitig einerseits von ersten Anschlägen 24 des ersten Dämpferteils 12 und andererseits von ersten Anschlägen 22 des zweiten Dämpferteils 14 begrenzt und beaufschlagbar.
Bei Nullstellung des Drehschwingungsdämpfers 10, das bedeutet bei einem Verdrehwinkel zwischen erstem Dämpferteil 12 und zweitem Dämpferteil 14 von Null, sind die Energiespeicherelemente 18, 19 in den ersten Ausschnitten 24, 22 des ersten Dämpferteils 12 und zweiten Dämpferteils 14 vorgespannt. Wie in 2a veranschaulicht, übt durch die entgegengesetzte Anordnung der Energiespeicherelemente 18, 19 eines Federpaares 30 das erste Energiespeicherelement 18 durch seine Vorspannung in Nullstellung des Drehschwingungsdämpfers 10 eine Verdrehkraft 32 in einer erste Richtung und das zweite Energiespeicherelement 19 eine betragsmäßig gleich große Verdrehkraft 34 in die andere Richtung aus. In diesem Anfangsspannungszustand heben sich die beiden Verdrehkräfte bezüglich der Drehrichtung auf.
Umfangsseitig sind mehrere Federpaare 30 derart angeordnet, dass sich alle Verdrehkräfte in Nullstellung des Drehschwingungsdämpfers 10 aufheben. Die aus den beiden Verdrehkräften eines Federpaares 30 verbleibende Kraftresultierende 36 zeigt in radiale Richtung. Dadurch, dass drei Federpaare 30 umfangsseitig in einem Winkelabstand von 120° angeordnet sind, heben sich die drei Kraftresultierenden 36 der drei Federpaare 30 auf und das erste Dämpferteil 12 und das zweite Dämpferteil 14 sind gegeneinander zentriert. Insbesondere heben sich die Kraftresultierenden 36 auch bei einer Verdrehung des ersten Dämpferteils 12 gegenüber dem zweiten Dämpferteil 14 auf.
Der in 2a gezeigte Anfangsspannungszustand ist in 2b durch den Zustand A gekennzeichnet. Dabei veranschaulicht 2b die Kraftverhältnisse und physikalischen Abläufe des Drehschwingungsdämpfers 10 und die eigentlich rotatorische Verdrehung des ersten Dämpferteils 12 gegen das zweite Dämpferteil 14 ist im Sinne besserer Verständlichkeit als translatorische Bewegung in Richtung der Achse 104 dargestellt. Der Verdrehwinkel entspricht dabei dem Abstand entlang der Achse 104 von der Nulllinie 106.
Verdreht sich das erste Dämpferteil 12, was durch den Zustand B in 2b veranschaulicht ist, beispielsweise um einen ersten Verdrehwinkel gegenüber dem zweiten Dämpferteil 14 in die Drehrichtung 100, so wird das erste Energiespeicherelement 18 gegenüber dem Anfangsspannungszustand stärker gespannt, wodurch sich dessen Verdrehkraft erhöht und das zweite Energiespeicherelement 19 mit verkleinerter Verdrehkraft wird entspannt. Solange das zweite Energiespeicherelement 19 trotz der Entspannung immer noch eine Vorspannung und damit eine Verdrehkraft aufweist, sind die beiden Energiespeicherelemente 18, 19 kraftwirksam parallel verschaltet. Dabei sind die Energiespeicherelemente 18, 19 jeweils mit den ersten Anschlägen 22, 24 des ersten Dämpferteils 12 und des zweiten Dämpferteils 14 gekoppelt.
Sobald ein zweiter und in die gleiche Drehrichtung weisender Verdrehwinkel, der größer ist als der erste Verdrehwinkel, erreicht ist, ist das erste Energiespeicherelement 18 noch stärker als bei dem ersten Verdrehwinkel gespannt und die Verdrehkraft ist größer als im Zustand B, was in 2b durch den Zustand C veranschaulicht ist. Das zweite Energiespeicherelement 19 ist dabei mittlerweile mit den zweiten Anschlägen 26, 28 des ersten Dämpferteils 12 und des zweiten Dämpferteils 14 gekoppelt, da die ersten Anschläge 22, 24 von den zweiten Anschläge 26, 28 durch die Verdrehung umfangsseitig überstrichen und gewissermaßen in ihrer Aufgabe der Beaufschlagung abgelöst wurden. Dadurch übt das zweite Energiespeicherelement 19 eine Verdrehkraft in die gleiche Richtung aus, in die auch die Verdrehkraft des ersten Energiespeicherelements 18 weist, womit die beiden Energiespeicherelemente 18, 19 parallel verschaltet sind. Damit sind die Energiespeicherelemente 18, 19 sowohl bei dem ersten Verdrehwinkel als auch bei dem zweiten Verdrehwinkel parallel wirksam, obwohl sich die Richtung der Verdrehkraft bei zumindest einem Energiespeicherelement 18 oder 19 zwischen den beiden Verdrehwinkel umgekehrt hat. Die Verdrehkräfte der beiden Energiespeicherelemente 18, 19 im Zustand C müssen nicht notwendigerweise gleich groß sein.
Bei einem zwischen dem ersten und zweiten Verdrehwinkel, beispielsweise zwischen dem Zustand B und C liegenden dritten Verdrehwinkel findet ein Wechsel der Beaufschlagung des zweiten Energiespeicherelements 19 von wenigstens einem ersten Anschlag 22, 24 zu einem zweiten Anschlag 26, 28 statt.
Bei einer Verdrehung in die andere Drehrichtung 101 vertauschen sich die Verhältnisse an den Energiespeicherelementen 18, 19 entsprechend und das erste Energiespeicherelement 18 nimmt das vom Verdrehwinkel abhängige Richtungsverhalten der Verdrehkraft des zweiten Energiespeicherelements 19 an, während die Verdrehkraft des zweiten Energiespeicherelements 19 unabhängig vom Verdrehwinkel immer in die gleiche Richtung zeigt.
In 3 ist eine Draufsicht auf einen Drehschwingungsdämpfer 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das erste Dämpferteil 12 ist als Mitnehmerscheibe und das zweite Dämpferteil 14 als Flansch ausgebildet. Das zweite Dämpferteil 14 wird von dem ersten Dämpferteil 12 axial beidseitig berandet, wobei das erste Dämpferteil 12 zweiteilig ausgeführt und die beiden Teile mit Verbindungselementen 38 miteinander befestigt sind.
4 zeigt ein Diagramm mit zwei Kennlinien A und B von jeweils weiteren Drehschwingungsdämpfer nach weiteren speziellen Ausführungsformen der Erfindung. Die Kennlinien A und B geben den Verlauf des Drehmoments zwischen den beiden gegeneinander verdrehbaren Dämpferteilen in Abhängigkeit von dem Verdrehwinkel an. Bei einem Verdrehwinkel von Null befindet sich der Energiespeicher im Anfangsspannungszustand, wo die beiden Energiespeicherelemente eines Federpaares vorgespannt sind und das Drehmoment Null ist. Sobald sich ein Dämpferteil gegenüber dem anderen verdreht und sich damit einhergehend der Verdrehwinkel vergrößert, steigt auch das durch die Verdrehkräfte bewirkte Drehmoment insbesondere linear an.
Bei der Kurve A ist ein Energiespeicherelement bei dem dritten Verdrehwinkel C, der den Wechsel der Beaufschlagung des Energiespeicherelements von wenigstens einem ersten zu einem zweiten Anschlag definiert, vorgespannt, wodurch sich ein Sprung im Drehmoment bei weiterer Verdrehung ergibt. In der Kurve B ist das Energiespeicherelement derart angeordnet, dass dieses bei dem dritten Verdrehwinkel C spannungsfrei ist und ein Verdrehspiel aufweist, innerhalb dessen das Energiespeicherelement nicht gespannt ist. Dieses Verdrehspiel äußert sich in der Kennlinie durch eine begrenzte Abflachung ab dem dritten Verdrehwinkel C bis zu dem Verdrehwinkel, ab dem das Energiespeicherelement wieder gespannt wird.
In 5 ist eine Draufsicht auf einen Drehschwingungsdämpfer 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Ausschnitt 20 weist an einer Umfangsseite eine Ausschnittsverlängerung 40 auf, so dass das zweite Energiespeicherelement 19, das bei Beaufschlagung insbesondere bei Verdrehung in eine Richtung der beiden Scheibenteile 12, 14 gegeneinander zunächst entspannt wird, bei einem dritten Verdrehwinkel nicht gleich wieder beaufschlagt wird, sondern innerhalb eines durch die Ausschnittsverlängerung 40 gebildeten Freiwinkels entspannt in den Ausschnitten aufgenommen ist, bis der zweite Anschlag 28 bei weiterer Verdrehung in die gleiche Richtung das zweite Energiespeicherelement 19 von dieser anderen Umfangsseite aus beaufschlagt. Dadurch ist nur das erste Energiespeicherelement 18 beaufschlagt, womit sich die Steigung der Federkennlinie verringert, insbesondere halbiert.
Bei weiterer Verdrehung in die gleiche Richtung über den dritten Verdrehwinkel hinaus, also bei einem zweiten Verdrehwinkel, wird das zweite Energiespeicherelement 19 durch den zweiten Anschlag 28 beaufschlagt und bewirkt eine zum ersten Energiespeicherelement 18 zusätzliche Verdrehkraft, womit sich die Steigung der Federkennlinie wieder erhöht, insbesondere verdoppelt.
Bei einer Verdrehung in die entgegen gesetzte Drehrichtung vertauschen sich die Verhältnisse an den Energiespeicherelementen 18, 19 entsprechend und das erste Energiespeicherelement 18 nimmt das vom Verdrehwinkel abhängige Richtungsverhalten der Verdrehkraft des zweiten Energiespeicherelements 19 an, während die Verdrehkraft des zweiten Energiespeicherelements 19 unabhängig vom Verdrehwinkel immer in die gleiche Richtung zeigt. Dabei wird durch die Ausbildung einer Ausschnittsverlängerung 40 in dem Ausschnitt 20 des ersten Energiespeicherelements 18 auch bei Verdrehung in die andere Drehrichtung ein Freiwinkelbereich ermöglicht, innerhalb dessen das erste Energiespeicherelement 18 nicht beaufschlagt ist. Dieser Freiwinkelbereich kann insbesondere gleich oder auch unterschiedlich zu dem Freiwinkelbereich bei der anderen Drehrichtung sein, was vorzugsweise durch eine unterschiedliche Länge der Ausschnittsverlängerungen 40 für die Energiespeicherelemente 18, 19 erreicht werden kann.
Wie in 6 oder 7 verdeutlicht, worin die Federkennlinien eines Drehschwingungsdämpfers in weiteren speziellen Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind, kann durch die geeignete Auslegung der Ausschnittsverlängerung eine Beeinflussung der Steigung der Federkennlinie bewirkt werden. So zeigt 6 eine Federkennlinie einer Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers, bei dem das zweite Energiespeicherelement, also dasjenige, das bei Verdrehung in einer Richtung entspannt wird, bei weiterer Verdrehung auch nicht wieder gespannt wird, also der zweite Verdrehwinkel gar nicht erst erreicht wird, womit ein degressiver Verlauf der Federkennlinie erreicht werden kann.
In 7 ist eine Kennlinie einer Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers dargestellt, wonach das zweite Energiespeicherelement bei Verdrehung in eine Drehrichtung bei einem ersten Verdrehwinkel zunächst eine Verdrehkraft bewirkt, die der des ersten Energiespeicherelements entgegengesetzt ist und bei einem dritten Verdrehwinkel spannungsfrei in dem Ausschnitt aufgenommen ist. Dieser spannungsfreie Zustand liegt über einen begrenzten Verdrehwinkelbereich an, bis das zweite Energiespeicherelement bei weiterer Verdrehung gespannt wird und bei diesem zweiten Verdrehwinkel eine Verdrehkraft bewirkt, die in die gleiche Umfangsrichtung zeigt wie die Verdrehkraft des ersten Energiespeicherelementes. Dadurch kann eine dreistufige Federkennlinie bewirkt werden. Bei Verdrehung in die andere Drehrichtung vertauschen sich die Verhältnisse des ersten und des zweiten Energiespeicherelements entsprechend, wobei der Verlauf der Federkennlinien bei Verdrehung in jeweils entgegengesetzte Verdrehrichtungen nicht zwangsläufig gleich sein müssen.
Bezugszeichenliste

10: Drehschwingungsdämpfer
12: Erstes Dämpferteil
14: Zweites Dämpferteil
16: Energiespeicher
18: Erstes Energiespeicherelement
19: Zweites Energiespeicherelement
20: Ausschnitt
21: Ausschnitt
22: Erster Anschlag
24: Erster Anschlag
26: Zweiter Anschlag
28: Zweiter Anschlag
30: Federpaar
32: Verdrehkraft
34: Verdrehkraft
36: Kraftresultierende
38: Verbindungselement
100: Drehrichtung
101: Drehrichtung
102: Drehachse
104: Achse
106: Nulllinie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004035564 A1 [0002]

Claims

Drehschwingungsdämpfer (10) mit mindestens zwei entgegen der Wirkung zumindest eines Energiespeichers (16) begrenzt relativ zueinander in beide Drehrichtungen (100, 101) verdrehbaren und durch den Energiespeicher (16) mit einer Verdrehkraft beaufschlagbaren Dämpferteilen (12, 14), wobei der in Nullstellung des Drehschwingungsdämpfers (10) einen vorgespannten Anfangsspannungszustand aufweisende Energiespeicher (16) wenigstens zwei in jeweils einem Ausschnitt (20, 21) der Dämpferteile (12, 14) aufgenommene Energiespeicherelemente (18, 19) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeicherelemente (18, 19) in der Nullstellung wirksam zwischen den beiden Dämpferteilen (12, 14) vorgespannt und derart angeordnet sind, dass die Verdrehkräfte der Energiespeicherelemente (18, 19) bei einem ersten Verdrehwinkel in jeweils entgegengesetzte Richtung wirken und bei weiterer Verdrehung in die gleiche Richtung ein Energiespeicherelement weiter gespannt und das andere Energiespeicherelement entspannt wird.
Drehschwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeicherelemente (18, 19) in beide Drehrichtungen (100, 101) parallel wirksam schaltbar sind.
Drehschwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die in Nullstellung die Verdrehkraft bildende Vorspannkraft der Energiespeicherelemente (18, 19) kleiner gleich 50 Prozent der bei einem maximalen Verdrehwinkel des Drehschwingungsdämpfers (10) auftretenden Verdrehkraft ist.
Drehschwingungsdämpfer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehkräfte der Energiespeicherelemente (18, 19) bei einem zweiten Verdrehwinkel in jeweils gleiche Richtung wirken.
Drehschwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass ein Energiespeicherelement (18, 19) bei dem ersten Verdrehwinkel zwischen einem ersten Anschlag (24) an dem ersten Dämpferteil (12) und einem ersten Anschlag (22) an dem zweiten Dämpferteil (14) gespannt und bei dem zweiten Verdrehwinkel zwischen einem zweiten Anschlag (28) an dem ersten Dämpferteil (12) und einem zweiten Anschlag (26) an dem zweiten Dämpferteil (14) gespannt ist.
Drehschwingungsdämpfer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeicherelement (18, 19) bei einem dem ersten Verdrehwinkel nachfolgenden dritten Verdrehwinkel von wenigstens einem der zweiten Anschläge (26, 28) der beiden Dämpferteile (12, 14) beaufschlagbar ist.
Drehschwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeicherelement (18, 19) bei dem dritten Verdrehwinkel vorgespannt ist.
Drehschwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeicherelement (18, 19) bei dem dritten Verdrehwinkel spannungsfrei ist, insbesondere in einem begrenzten Verdrehwinkelbereich.
Drehschwingungsdämpfer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass ein Energiespeicherelement (18, 19) als Bogenfeder oder als Druckfeder ausgebildet ist.
Drehschwingungsdämpfer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeicherelemente (18, 19) im Wesentlichen auf gleichem Wirkradius angeordnet sind.