DE102010053542A1 - Torsional vibration damper for damping torsional vibrations in crankshaft of drive train in motor vehicle, has pendulum arm flexibly swingable in circumferential direction around pendulum point that is changeable in radial direction - Google Patents

Torsional vibration damper for damping torsional vibrations in crankshaft of drive train in motor vehicle, has pendulum arm flexibly swingable in circumferential direction around pendulum point that is changeable in radial direction Download PDF

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Abstract

The damper has a flywheel rotatable around a rotation axis (26) for transmission of a rotation torque produced by a motor vehicle engine. A pendulum mass (24) is movable in a circumferential direction relative to the flywheel. A pendulum arm (30) is connected with the pendulum mass and the flywheel. The pendulum arm is flexibly swingable in the circumferential direction around a pendulum point (34) that is changeable in a radial direction. The pendulum point is defined by a limiting stopper (36) that lies at the pendulum arm.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, mit dessen Hilfe Drehschwingungen, insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise bei einer mit einem Kraftfahrzeugmotor verbundenen Kurbelwelle, gedämpft werden können.The invention relates to a torsional vibration damper, with the help of which torsional vibrations, in particular in a drive train of a motor vehicle, such as in a crankshaft connected to a motor vehicle engine, can be damped.

Beispielsweise aus DE 100 05 582 A1 ist es bekannt, mit einem Schwungrad eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs eine Pendelmasse zu verbinden, die um einen Pendelpunkt in Umfangsrichtung pendelbar ist, um auftretende Drehschwingungen zu dämpfen.For example DE 100 05 582 A1 It is known to connect a pendulum mass with a flywheel of a drive train of a motor vehicle, which is pendulum-mounted around a pendulum point in the circumferential direction to dampen occurring torsional vibrations.

Nachteilig bei einem derartigen Drehschwingungsdämpfer ist, dass im Wesentlichen nur eine einzelne Frequenz gedämpft werden kann, obwohl sich die Hauptanregungsfrequenz mit der Drehzahl ändern kann.A disadvantage of such a torsional vibration damper is that substantially only a single frequency can be damped, although the main excitation frequency can change with the speed.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Drehschwingungsdämpfer zum Dämpfen von Drehschwingungen zu schaffen, mit dessen Hilfe unterschiedliche Frequenzen gedämpft werden können.It is the object of the invention to provide a torsional vibration damper for damping torsional vibrations, with the aid of which different frequencies can be damped.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a torsional vibration damper with the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are set forth in the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfer zum Dämpfen von Drehschwingungen, insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, weist ein um eine Drehachse drehbares Schwungrad zur Übertragung eines von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugbaren Drehmoments und eine zum Schwungrad in Umfangsrichtung relativ bewegliche Pendelmasse auf. Mit der Pendelmasse und dem Schwungrad ist ein Pendelarm verbunden. Erfindungsgemäß ist der Pendelarm um einen Pendelpunkt in Umfangsrichtung elastisch pendelbar, wobei der Pendelpunkt in radialer Richtung veränderbar ist.The torsional vibration damper according to the invention for damping torsional vibrations, in particular in a drive train of a motor vehicle, has a flywheel rotatable about an axis of rotation for transmitting a torque which can be generated by a motor vehicle engine and a pendulum mass which is relatively movable in the circumferential direction relative to the flywheel. A pendulum arm is connected to the pendulum mass and the flywheel. According to the pendulum arm is elastically pendulum about a pendulum point in the circumferential direction, wherein the pendulum point is variable in the radial direction.

Durch den in radialer Richtung veränderbaren Pendelpunkt kann die an der Pendelmasse angreifende effektive Pendellänge verändert werden, so dass die Pendelmasse mit einer veränderlichen Frequenz schwingen und dadurch unterschiedliche Frequenzen dämpfen kann. Die Veränderung des Pendelpunkts in radialer Richtung erfolgt insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl, so dass die durch die Pendelmasse zu dämpfende Frequenz automatisch an die Hauptanregende einer von einem Kraftfahrzeugmotor verursachten Drehungleichförmigkeit angepasst werden kann. Eine Verlagerung der Pendelmasse auf einen anderen Radius ist nicht erforderlich. Dadurch kann die Pendelmasse entsprechend groß gewählt werden, so dass deutlich höhere Momente erzeugt werden können, um entsprechend hohe Drehmomente zu dämpfen. Hierzu sind bereits einfache konstruktive Maßnahmen ausreichend, um Drehschwingungen mit unterschiedlichen Frequenzen dämpfen zu können. Das Pendeln beziehungsweise Schwingen der Pendelmasse erfolgt insbesondere dadurch, dass der Pendelarm um eine durch den Pendelpunkt verlaufende Pendelachse, die parallel zur Drehachse des Schwungrades verläuft, elastisch hin und her gebogen werden kann. Durch eine geeignete Materialauswahl des Pendelarms und/oder der geometrischen Ausgestaltung, insbesondere hinsichtlich der Dicke des Pendelarms in Umfangsrichtung, kann die Federkonstante des Pendelarms für das Hin- und Herbiegen des Pendelarms in Umfangsrichtung eingestellt werden. Das Schwungrad ist insbesondere mit einer Antriebswelle, insbesondere Kurbelwelle, eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs verbunden.The pendulum point which can be changed in the radial direction can be used to change the effective pendulum length acting on the pendulum mass so that the pendulum mass can oscillate at a variable frequency and thereby dampen different frequencies. The change in the pendulum point in the radial direction takes place in particular as a function of the rotational speed, so that the frequency to be damped by the pendulum mass can be automatically adapted to the main stimulus of rotational irregularity caused by a motor vehicle engine. A displacement of the pendulum mass to another radius is not required. As a result, the pendulum mass can be selected to be correspondingly large, so that significantly higher torques can be generated in order to dampen correspondingly high torques. For this simple design measures are already sufficient to damp torsional vibrations with different frequencies. The pendulum or oscillation of the pendulum mass is effected in particular by the fact that the pendulum arm can be elastically bent back and forth about a pendulum axis extending through the pendulum axis, which runs parallel to the axis of rotation of the flywheel. By a suitable material selection of the pendulum arm and / or the geometric design, in particular with respect to the thickness of the pendulum arm in the circumferential direction, the spring constant of the pendulum can be adjusted for the back and forth bending of the pendulum in the circumferential direction. The flywheel is in particular connected to a drive shaft, in particular crankshaft, of a drive train of a motor vehicle.

Insbesondere ist der Pendelpunkt durch einen an dem Pendelarm anliegenden Begrenzungsanschlag definiert, wobei der Begrenzungsanschlag in einer im Wesentlichen radial verlaufenden Nut beweglich geführt ist. Der Pendelarm kann insbesondere am radialen Ende der Nut, vorzugsweise biegesteif eingespannt sein oder lose in die Nut hineinragen. Durch die Führung des Begrenzungsanschlags in der Nut kann der Pendelpunkt insbesondere durch Fliehkräfte drehzahlabhängig verschoben werden. Durch mindestens ein an dem Begrenzungsanschlag angreifendes elastisches Element kann die Strecke, um die der Begrenzungsanschlag bei einer bestimmten Drehzahldifferenz verschoben werden kann, beeinflusst werden. Der Begrenzungsanschlag ist insbesondere als eine Scheibe ausgeführt, wobei die Scheibe eine insbesondere schlitzförmige Öffnung zum Hindurchführen des Pendelarms aufweist. Der Pendelarm ist insbesondere über eine Spielpassung, beispielsweise H7/h6 in dem Begrenzungsanschlag aufgenommen. Durch den Mittelpunkt zwischen den beiden Kontaktpunkten des Pendelarms in dem Begrenzungsanschlag bei einem elastischen Biegen des Pendelarms in Umfangsrichtung wird der Pendelpunkt definiert.In particular, the pendulum point is defined by a voltage applied to the pendulum arm limit stop, wherein the limit stop is movably guided in a substantially radially extending groove. The pendulum can in particular at the radial end of the groove, preferably be rigidly clamped or protrude loosely into the groove. By guiding the limit stop in the groove of the pendulum point can be moved depending on speed, in particular by centrifugal forces. By at least one engaging on the limit stop elastic element, the distance by which the limit stop can be moved at a certain speed difference can be influenced. The limit stop is designed in particular as a disc, wherein the disc has a particular slot-shaped opening for passing the pendulum arm. The pendulum arm is accommodated in particular in the limit stop via a clearance fit, for example H7 / h6. By the midpoint between the two contact points of the pendulum arm in the limit stop at an elastic bending of the pendulum arm in the circumferential direction of the pendulum point is defined.

Vorzugsweise ist zwischen der Pendelmasse und dem Schwungrad ein elastisches Element, insbesondere eine Spiralfeder, zum Bereitstellen einer Federkraft in radialer Richtung angeordnet. Durch das elastische Element kann die Veränderung des Pendelpunkts in radialer Richtung beeinflusst werden. Vorzugsweise ist das elastische Element, betrachtet über den gesamten zu erwartenden Drehzahlbereich nur in einen Teilbereich effektiv. Beispielsweise ist das elastische Element einseitig mit der Pendelmasse verbunden, so dass erst ab einer bestimmten Drehzahl das elastische Element an dem nach radial außen verschobenen Begrenzungsanschlag angreift und über den Begrenzungsanschlag eine Federkraft zwischen der Pendelmasse und dem Schwungrad bereitstellen kann. Dies ermöglicht es, für unterschiedliche Drehzahlbereiche unterschiedliche Federsteifigkeiten für den Pendelarm und/oder unterschiedliche Dämpfungsfrequenzen für die Pendelmasse vorzusehen.Preferably, between the pendulum mass and the flywheel, an elastic element, in particular a spiral spring, arranged for providing a spring force in the radial direction. By the elastic element, the change of the pendulum point in the radial direction can be influenced. Preferably, the elastic element, viewed over the entire expected speed range is effective only in a partial area. For example, the elastic element is connected on one side with the pendulum mass, so that only at a certain speed, the elastic element on the displaced radially outward Limit stop attacks and over the limit stop can provide a spring force between the pendulum mass and the flywheel. This makes it possible to provide different spring stiffnesses for the pendulum arm and / or different damping frequencies for the pendulum mass for different speed ranges.

Besonders bevorzugt ist die Pendelmasse durch das elastische Element oberhalb einer kritischen Drehzahl, insbesondere bei maximaler Kompression des elastischen Elements, mit dem Schwungrad starr gekoppelt. Durch die starre Kopplung wird oberhalb der kritischen Drehzahl die Funktion der Pendelmasse Drehschwingungen zu dämpfen abgeschaltet. Das Eigengewicht der Pendelmasse wird dadurch lediglich dem Gesamtgewicht des Schwungrads hinzugefügt, so dass das Schwungrad mit einer größeren trägen Masse, insbesondere höher frequente Schwingungen dämpfen kann. Insbesondere bei höheren Frequenzen, von beispielsweise größer als 3.000 U/min ist eine relativ zum Schwungrad in Umfangsrichtung pendelnde Pendelmasse nicht erforderlich, um durch die motorische Verbrennung auftretende Drehzahlschwankungen dämpfen zu können. Die erhöhte Gesamtmasse des Schwungrades zusammen mit der Pendelmasse ist hierfür ausreichend. Die starre Kopplung der Pendelmasse mit dem Schwungrad lässt sich bei einer Spiralfeder beispielsweise dadurch erreichen, dass die Spiralfeder maximal stark zusammengestaucht wird, das heißt „auf Block liegt”, und dadurch eine so hohe Reibungskraft zwischen den einzelnen Windungen aufweist, dass sich die Spiralfeder wie ein Festkörper verhält. Die als Festkörper wirkende Spiralfeder kann in diesem Zustand sowohl an der Pendelmasse auch als an dem Schwungrad und/oder dem Begrenzungsanschlag anliegen, so dass ein Pendeln der Pendelmasse durch einen Formschluss über das elastische Element vermieden wird. Das elastische Element, beispielsweise ein gummielastischer Körper, kann auch im maximal komprimierten Zustand in der radial verlaufenden Nut seitlich blockieren, wodurch ebenfalls ein Biegen des Pendelarms in Umfangsrichtung unterbunden werden kann.Particularly preferably, the pendulum mass is rigidly coupled by the elastic element above a critical speed, in particular at maximum compression of the elastic element, with the flywheel. Due to the rigid coupling above the critical speed, the function of the pendulum mass torsional vibrations to be switched off. The weight of the pendulum mass is thereby added only to the total weight of the flywheel, so that the flywheel with a larger inertial mass, in particular higher-frequency vibrations can dampen. Especially at higher frequencies, for example greater than 3,000 rpm, a pendulum mass which oscillates relative to the flywheel in the circumferential direction is not required in order to be able to dampen speed fluctuations occurring due to engine combustion. The increased total mass of the flywheel together with the pendulum mass is sufficient for this purpose. The rigid coupling of the pendulum mass with the flywheel can be achieved in a spiral spring, for example, that the coil spring is compressed maximum strong, that is "on block", and thus has such a high frictional force between the individual turns, that the coil spring like a solid behaves. The acting as a solid spiral spring can rest in this state both on the pendulum mass as well as on the flywheel and / or the limit stop, so that oscillation of the pendulum mass is avoided by a positive connection on the elastic element. The elastic element, for example a rubber-elastic body, can also laterally block in the maximally compressed state in the radially extending groove, whereby a bending of the pendulum arm in the circumferential direction can likewise be prevented.

Insbesondere ist ein Sperrelement vorgesehen, wobei das Sperrelement oberhalb einer kritischen Drehzahl die Pendelmasse mit dem Schwungrad starr koppelt. Das Sperrelement kann beispielsweise bei Erreichen der kritischen Drehzahl einen Riegel ausfahren, der ein Verdrehen in Umfangsrichtung der Pendelmasse relativ zum Schwungrad formschlüssig unterbindet.In particular, a blocking element is provided, wherein the blocking element rigidly couples the pendulum mass to the flywheel above a critical rotational speed. The blocking element can extend, for example, upon reaching the critical speed, a bolt which positively prevents rotation in the circumferential direction of the pendulum mass relative to the flywheel.

In einer bevorzugten Ausführungsform gilt für die kritische Drehzahl nkrit 1.800 U/min ≤ nkrit ≤ 4.000 U/min, vorzugsweise 2.000 U/min ≤ nkrit ≤ 3.500 U/min und besonders bevorzugt 2.500 U/min ≤ nkrit ≤ 3.000 U/min. Dadurch wird erreicht, dass die Pendelmasse, insbesondere in einem Drehzahlbereich, in dem typischerweise durch Resonanz verursachte Geräuschentwicklungen auftreten, die hierfür verantwortlichen Drehschwingungen dämpfen kann. Eine Relativbewegung der Pendelmasse zum Schwungrad findet insbesondere in einem Drehzahlbereich von 1.000 U/min bis 2.000 U/min statt. In höheren Drehzahlbereichen wirkt die Einheit aus Schwungrad und Pendelmasse als ein gemeinsames Schwungrad mit einer erhöhten Gesamtmasse, die ausreicht auftretende Drehzahlschwankungen aufgrund ihrer eigenen trägen Masse dämpfen zu können.In a preferred embodiment, for the critical speed n crit, 1,800 rpm ≦ n crit ≦ 4,000 rpm, preferably 2,000 rpm ≦ n crit ≦ 3,500 rpm and particularly preferably 2,500 rpm ≦ n crit ≦ 3,000 rpm / min. This ensures that the pendulum mass, especially in a speed range in which typically caused by resonance noise developments occur, can dampen the torsional vibrations responsible for this. A relative movement of the pendulum mass to the flywheel takes place in particular in a rotational speed range from 1,000 rpm to 2,000 rpm. At higher speed ranges, the flywheel and pendulum mass unit acts as a common flywheel with increased overall mass sufficient to dampen occurring speed variations due to their own inertial mass.

Insbesondere ist die Eigenfrequenz der Pendelmasse derart eingestellt, dass in einem ersten Drehzahlbereich, insbesondere Leerlauf, die Eigenfrequenz im Wesentlichen konstant ist, und in einem oberhalb des ersten Drehzahlbereichs liegenden zweiten Drehzahlbereich die Eigenfrequenz insbesondere linear ansteigend ist, wobei der zweite Drehzahlbereich insbesondere zwischen 500 U/min und 3.000 U/min, vorzugsweise zwischen 800 U/min und 2.500 U/min, weiter bevorzugt zwischen 1.000 U/min und 2.000 U/min und besonders bevorzugt zwischen 1.200 U/min und 1.800 U/min liegt. Im ersten Drehzahlbereich ist eine Dämpfung von Drehzahlschwankungen durch das durch Pendelmasse und Pendelarm gebildete Fliehkraftpendel nicht erforderlich. Im ersten Drehzahlbereich ist es ausreichend, wenn die Eigenfrequenz der Pendelmasse konstant oberhalb der Hauptanregenden der durch den Kraftfahrzeugmotor erzeugten Drehzahlschwankungen liegt. Im zweiten Drehzahlbereich wird berücksichtigt, dass sich die Hauptanregende bei steigender Drehzahl im Wesentlichen linear erhöht, so dass sich durch die radiale Veränderbarkeit des Pendelpunkts der Pendelmasse die Eigenfrequenz der Pendelmasse ebenfalls entsprechend erhöhen kann. Die Parameter der Pendelmasse und des Pendelarms können insbesondere zur Dämpfung von Drehschwingungen im zweiten Drehzahlbereich optimiert werden.In particular, the natural frequency of the pendulum mass is set such that in a first speed range, in particular idling, the natural frequency is substantially constant, and in a lying above the first speed range second speed range, the natural frequency is particularly linearly increasing, the second speed range in particular between 500 U / min and 3,000 rpm, preferably between 800 rpm and 2,500 rpm, more preferably between 1,000 rpm and 2,000 rpm, and particularly preferably between 1,200 rpm and 1,800 rpm. In the first speed range damping of speed fluctuations by the centrifugal pendulum formed by pendulum mass and pendulum is not required. In the first speed range, it is sufficient if the natural frequency of the pendulum mass is constantly above the main excitation of the speed fluctuations generated by the motor vehicle engine. In the second speed range, it is considered that the main exciting increases substantially linearly with increasing speed, so that the natural frequency of the pendulum mass can also increase correspondingly by the radial variability of the pendulum point of the pendulum mass. The parameters of the pendulum mass and the pendulum arm can be optimized in particular for damping torsional vibrations in the second speed range.

Besonders bevorzugt steigt in einem oberhalb des zweiten Drehzahlbereichs liegenden dritten Drehzahlbereichs die Eigenfrequenz stärker als im zweiten Drehzahlbereich. Durch den im Vergleich zum zweiten Drehzahlbereich überproportionalen Anstieg der Eigenfrequenz der Pendelmasse können die Eigenfrequenz reduzierende Effekte durch erhöhte Reibung, insbesondere wenn ein an der Pendelmasse angreifendes elastisches Element maximal komprimiert wird, kompensiert werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Eigenfrequenz der Pendelmasse auch bei plötzlich auftretenden zusätzlichen Reibungseffekten nicht unterhalb der Frequenz der Hauptanregenden fällt.Particularly preferably, in a third speed range lying above the second speed range, the natural frequency increases more than in the second speed range. Due to the disproportionately high compared to the second speed range increase in the natural frequency of the pendulum mass, the natural frequency reducing effects due to increased friction, especially when a voltage acting on the pendulum mass elastic element is maximally compressed, can be compensated. This can ensure that the natural frequency of the pendulum mass does not fall below the frequency of the main exciters even with sudden additional friction effects.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Pendelmasse im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet und insbesondere radial innen, zumindest teilweise am Schwungrad geführt. Durch die ringförmige Ausgestaltung der Pendelmasse kann besonders viel Material und damit ein besonders hohes Gewicht der Pendelmasse vorgesehen werden. Ferner ist es möglich, dass sich die Pendelmasse an dem Schwungrad nach radial innen abstützt und nicht durchhängen kann. Durch das besonders hohe Eigengewicht der Pendelmasse können entsprechend hohe Drehmomente erzeugt werden, um Drehzahlschwankungen mit entsprechend hohen Drehmomenten dämpfen zu können. Ferner sind durch die ringförmige Ausgestaltung der Pendelmasse Unwuchten vermieden.In a preferred embodiment, the pendulum mass is substantially annular designed and in particular radially inward, at least partially guided on the flywheel. Due to the annular design of the pendulum mass a lot of material and thus a particularly high weight of the pendulum mass can be provided. Furthermore, it is possible that the pendulum mass is supported on the flywheel radially inward and can not sag. Due to the particularly high weight of the pendulum mass correspondingly high torques can be generated in order to dampen speed fluctuations with correspondingly high torques. Furthermore, imbalances are avoided by the annular design of the pendulum mass.

Vorzugsweise ist die Pendelmasse in radialer Richtung unbeweglich. Die Pendelmasse ist insbesondere lediglich in Umfangsrichtung drehbar. Dadurch, dass sich die Pendelmasse in radialer Richtung nicht bewegen kann, wird vermieden, dass die Pendelmasse durch Fliehkrafteffekte relativ zum Schwungrad nach radial innen und/oder nach radial außen bewegt wird und dadurch Energie abgibt und/oder Energie aufnimmt. Fliehkraftbedingte Drehzahlschwankungen durch die Pendelmasse sind dadurch vermieden.Preferably, the pendulum mass is immovable in the radial direction. The pendulum mass is in particular rotatable only in the circumferential direction. The fact that the pendulum mass can not move in the radial direction, it is avoided that the pendulum mass is moved by centrifugal force relative to the flywheel radially inward and / or radially outward and thereby emits energy and / or absorbs energy. Centrifugal force fluctuations due to the pendulum mass are avoided.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert.The invention will be explained by way of example with reference to the accompanying drawings based on preferred embodiments.

Es zeigen:Show it:

1: eine schematische Schnittansicht eines Teils eines Antriebsstrangs, 1 FIG. 2 is a schematic sectional view of a part of a drive train. FIG.

2: eine schematische geschnittene Draufsicht des Antriebsstrangs aus 1, 2 : A schematic sectional plan view of the drive train from 1 .

3: eine schematische Detailansicht eines Drehschwingungsdämpfers für den Antriebsstrang aus 1, 3 : A schematic detail view of a torsional vibration damper for the drive train 1 .

4: eine schematische Detailansicht eines alternativen Drehschwingungsdämpfers für den Antriebsstrang aus 1 und 4 : A schematic detail view of an alternative torsional vibration damper for the drive train 1 and

5: ein schematisches Diagramm der Eigenfrequenz des Drehschwingungsdämpfers aus 4 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl. 5 : a schematic diagram of the natural frequency of the torsional vibration damper 4 depending on the engine speed.

Der in 1 teilweise dargestellte Antriebsstrang 10 weist ein Schwungrad 12 auf, darüber eine Verschraubung 14 an eine nicht dargestellte Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors angeflanscht werden kann. Das Schwungrad 12 kann über eine Kupplung 16, die von einer Einrückeinrichtung 18 betätigt werden kann, mit einer Ausgangswelle 20 zur Übertragung eines Drehmoments gekoppelt werden. Die Ausgangswelle 20 kann insbesondere eine Eingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes sein. Das Schwungrad 12 kann über einen Starterkranz 22 beim Start des Kraftfahrzeugmotors in Drehung versetzt werden. Relativ beweglich zu dem Schwungrad 12 ist eine Pendelmasse 24 vorgesehen, wobei das Schwungrad 12 und die Pendelmasse 24 um eine gemeinsame Drehachse 26 in Umfangsrichtung drehbar sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Pendelmasse 24 eine nach radial innen weisende Innenfläche 28 auf, die an dem Schwungrad 12 in Umfangsrichtung entlanggleiten kann. Über die Innenfläche 28 ist die Pendelmasse 24 an dem Schwungrad 12 geführt.The in 1 partially illustrated powertrain 10 has a flywheel 12 on, about a screw connection 14 can be flanged to a crankshaft, not shown, of a motor vehicle engine. The flywheel 12 can via a clutch 16 that by an engaging device 18 can be operated with an output shaft 20 be coupled to transmit a torque. The output shaft 20 may in particular be an input shaft of a motor vehicle transmission. The flywheel 12 can have a starter ring 22 be set at the start of the vehicle engine in rotation. Relatively movable to the flywheel 12 is a pendulum mass 24 provided, wherein the flywheel 12 and the pendulum mass 24 around a common axis of rotation 26 are rotatable in the circumferential direction. In the illustrated embodiment, the pendulum mass 24 a radially inwardly facing inner surface 28 on the flywheel 12 can slide along in the circumferential direction. About the inner surface 28 is the pendulum mass 24 on the flywheel 12 guided.

Wie in 2 dargestellt, sind mit der genau einen Pendelmasse 24 insgesamt vier in Umfangsrichtung elastisch biegbare Pendelarme 30 verbunden, die jeweils in eine durch das Schwungrad 12 ausgebildete Nut 32 nach radial innen hineinragen. Der jeweilige Pendelarm 30 kann um einen Pendelpunkt 34 in Umfangsrichtung elastisch gebogen werden. Der Pendelpunkt 34 wird durch einen Begrenzungsanschlag 36 ausgebildet, der insbesondere an beiden in Umfangsrichtung weisenden Seiten des Pendelarms 30, vorzugsweise mit Spiel anliegt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Pendelmasse 24 und dem Schwungrad 12 ein als Spiralfeder ausgestaltetes elastisches Element 38 vorgesehen, das in Federrichtung mit einem ersten Ende an der Pendelmasse 24 und an einem zweiten Ende an dem Begrenzungsanschlag 34 anliegt. Durch die Federkraft des elastischen Elements 38 befindet sich der in der Nut 32 beweglich geführte Begrenzungsanschlag 36 bei niedriger Drehzahl in seiner radial inneren Extremlage. Bei steigenden Drehzahlen wird der Begrenzungsanschlag 36 innerhalb der Nut 32 durch Fliehkräfte gegebenenfalls gegen die Federkraft des elastischen Elements 38 nach radial außen bewegt, so dass sich der Pendelpunkt 34 ebenfalls nach außen bewegt (3). Die effektive Pendellänge der Pendelmasse 24 bis zum Pendelpunkt 34 wird dadurch verkürzt, so dass sich die Eigenfrequenz der Pendelmasse 24 erhöht. Der Begrenzungsanschlag 36 ist hierzu nach radial außen an dem Pendelarm 30 entlanggeglitten, so dass der Pendelarm 30 mit einem größeren Abstand zur Drehachse 26 an dem Begrenzungsanschlag 36 bei einem Hin- und Herbiegen in Umfangsrichtung anschlägt. Bei noch größeren Drehzahlen wird der Begrenzungsanschlag 36 so weit in der Nut 32 nach radial außen bewegt, bis das elastische Element 38 maximal komprimiert ist (4) und sich beispielsweise aufgrund der dadurch bereitgestellten Reibungskräfte innerhalb des als Spiralfeder ausgebildeten elastischen Elements 38 wie ein Festkörper verhält. Ein weiteres Pendeln der Pendelmasse 24 in Umfangsrichtung wird dadurch vermieden. Wenn die Pendelmasse 24 eine Relativbewegung zum Schwungrad 12 in Umfangsrichtung versuchen würde, würde dies zu einer entsprechenden Schrägstellung des als Festkörper wirkenden elastischen Elements 38 führen, wodurch das elastische Element 38 an einer Oberseite 40 des Begrenzungsanschlags 36 anschlagen würde und der Begrenzungsanschlag 36 an einer Seitenfläche 42 in der Nut 32 anschlagen würde. Eine Bewegung der Pendelmasse 24 in Umfangsrichtung wird dadurch gesperrt. Die Pendelmasse 24 ist dadurch mit dem Schwungrad 12 starr gekoppelt. Die Pendelmasse 24 und das Schwungrad 12 bilden dadurch ein gemeinsames Schwungrad aus, das die Gesamtmasse des Schwungrads 12 und der Pendelmasse 24 aufweist.As in 2 shown are with the exact pendulum mass 24 a total of four elastically bendable pendulum arms in the circumferential direction 30 connected, each in a through the flywheel 12 trained groove 32 protrude radially inward. The respective pendulum arm 30 can be around a pendulum point 34 be bent elastically in the circumferential direction. The pendulum point 34 gets through a limit stop 36 formed, in particular at both circumferentially facing sides of the pendulum arm 30 , preferably with play rests. In the illustrated embodiment is between the pendulum mass 24 and the flywheel 12 a designed as a coil spring elastic element 38 provided in the spring direction with a first end to the pendulum mass 24 and at a second end at the limit stop 34 is applied. By the spring force of the elastic element 38 is located in the groove 32 movably guided limit stop 36 at low speed in its radially inner extreme position. At increasing speeds, the limit stop 36 inside the groove 32 by centrifugal forces optionally against the spring force of the elastic element 38 moved radially outwards, so that the pendulum point 34 also moved outwards ( 3 ). The effective pendulum length of the pendulum mass 24 to the pendulum point 34 is thereby shortened, so that the natural frequency of the pendulum mass 24 elevated. The limit stop 36 this is radially outward on the pendulum arm 30 slid along so that the pendulum arm 30 with a greater distance to the axis of rotation 26 at the limit stop 36 strikes at a back and forth bending in the circumferential direction. At even higher speeds becomes the limit stop 36 so far in the groove 32 moved radially outward until the elastic element 38 maximum compressed ( 4 ) and, for example, due to the frictional forces provided thereby within the elastic element formed as a spiral spring 38 how a solid behaves. Another commuting of the pendulum mass 24 in the circumferential direction is avoided. When the pendulum mass 24 a relative movement to the flywheel 12 try in the circumferential direction would, this would lead to a corresponding inclination of the elastic element acting as a solid 38 lead, causing the elastic element 38 on a top 40 the limit stop 36 would strike and the limit stop 36 on a side surface 42 in the groove 32 would strike. A movement of the pendulum mass 24 in the circumferential direction is thereby blocked. The pendulum mass 24 is thus with the flywheel 12 rigidly coupled. The pendulum mass 24 and the flywheel 12 thereby form a common flywheel, which is the total mass of the flywheel 12 and the pendulum mass 24 having.

Bei dem in 5 dargestellten Diagramm ist die Eigenfrequenz 44 der Pendelmasse 24 sowie die Hauptanregungsfrequenz 46 einer durch die motorische Verbrennung eines Kraftfahrzeugmotors verursachten Drehzahlschwankung einer Kurbelwelle in Abhängigkeit von der Motornenndrehzahl nmot dargestellt. Die Hauptanregende 46 verläuft im Wesentlichen linear in Abhängigkeit von der Motornenndrehzahl nmot. In einem ersten Drehzahlbereich 48, der im Wesentlichen der Leerlaufdrehzahl entspricht und beispielsweise von 0 U/min bis 1.000 U/min verläuft, bleibt die Eigenfrequenz 44 der Pendelmasse 24 im Wesentlichen konstant. Der Pendelpunkt 34 befindet sich im ersten Drehzahlbereich 48 beispielsweise maximal weit radial innen. In einem zweiten Drehzahlbereich 50, der sich beispielsweise von 1.000 U/min bis 2.000 U/min erstreckt, erhöht sich die Eigenfrequenz 44 der Pendelmasse 24 linear, damit die Eigenfrequenz 44 immer etwas oberhalb der Hauptanregenden 46 liegt. Im zweiten Drehzahlbereich 50 wird der Pendelpunkt 34 insbesondere aufgrund von Fliehkräften nach radial außen verlagert, wodurch sich die Eigenfrequenz der Pendelmasse 24 erhöht. In einem dritten Drehzahlbereich 52 steigt die Eigenfrequenz 44 der Pendelmasse 24 stärker an als im zweiten Drehzahlbereich 50, so dass eine Reduzierung der Eigenfrequenz 44 durch Reibungseffekte kompensiert werden kann. Der dritte Drehzahlbereich 52 erstreckt sich beispielsweise von 2.000 U/min bis zu einer kritischen Drehzahl nkrit von 3.000 U/min, bei der die Pendelmasse 24 mit dem Schwungrad 12 starr gekoppelt wird.At the in 5 The diagram shown is the natural frequency 44 the pendulum mass 24 as well as the main excitation frequency 46 a caused by the engine combustion of an automotive engine speed fluctuation of a crankshaft in dependence on the rated engine speed n mot shown. The main stimulating 46 runs essentially linearly as a function of the rated engine speed n mot . In a first speed range 48 , which essentially corresponds to the idling speed and runs for example from 0 U / min to 1000 U / min, remains the natural frequency 44 the pendulum mass 24 essentially constant. The pendulum point 34 is in the first speed range 48 for example, maximum far radially inside. In a second speed range 50 For example, extending from 1,000 rpm to 2,000 rpm, the natural frequency increases 44 the pendulum mass 24 linear, hence the natural frequency 44 always a bit above the main stimulator 46 lies. In the second speed range 50 becomes the pendulum point 34 especially due to centrifugal forces displaced radially outward, resulting in the natural frequency of the pendulum mass 24 elevated. In a third speed range 52 the natural frequency increases 44 the pendulum mass 24 stronger than in the second speed range 50 , so that a reduction of the natural frequency 44 can be compensated by frictional effects. The third speed range 52 extends for example from 2,000 rpm up to a critical speed n crit of 3,000 rpm, at which the pendulum mass 24 with the flywheel 12 is rigidly coupled.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Antriebsstrangpowertrain
1212
Schwungradflywheel
1414
Verschraubungscrew
1616
Kupplungclutch
1818
Einrückeinrichtungengagement device
2020
Ausgangswelleoutput shaft
2222
AnfahrkranzAnfahrkranz
2424
Pendelmassependulum mass
2626
Drehachseaxis of rotation
2828
Innenflächepalm
3030
Pendelarmpendulum
3232
Nutgroove
3434
Pendelpunktpendulum point
3636
Begrenzungsanschlaglimiting stop
3838
elastisches Elementelastic element
4040
Oberseitetop
4242
Seitenflächeside surface
4444
Eigenfrequenznatural frequency
4646
Hauptanregendemain Stimulating
4848
erster Drehzahlbereichfirst speed range
5050
zweiter Drehzahlbereichsecond speed range
5252
dritter Drehzahlbereichthird speed range

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10005582 A1 [0002] DE 10005582 A1 [0002]

Claims (10)

Drehschwingungsdämpfer zum Dämpfen von Drehschwingungen, insbesondere in einem Antriebsstrang (10) eines Kraftfahrzeugs, mit einem um eine Drehachse (26) drehbaren Schwungrad (12) zur Übertragung eines von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugbaren Drehmoments, einer zu dem Schwungrad (12) in Umfangsrichtung relativ beweglichen Pendelmasse (24) und einem mit der Pendelmasse (24) und dem Schwungrad (12) verbundenen Pendelarm (30) dadurch gekennzeichnet, dass der Pendelarm (30) um einen Pendelpunkt (34) in Umfangsrichtung elastisch pendelbar ist und der Pendelpunkt (34) in radialer Richtung veränderbar ist.Torsional vibration dampers for damping torsional vibrations, in particular in a drive train ( 10 ) of a motor vehicle, with one about an axis of rotation ( 26 ) rotatable flywheel ( 12 ) for transmitting a torque that can be generated by a motor vehicle engine, one to the flywheel ( 12 ) in the circumferential direction relatively movable pendulum mass ( 24 ) and one with the pendulum mass ( 24 ) and the flywheel ( 12 ) connected pendulum arm ( 30 ) characterized in that the pendulum arm ( 30 ) around a pendulum point ( 34 ) is elastically pendulum in the circumferential direction and the pendulum point ( 34 ) Is variable in the radial direction. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Pendelpunkt (34) durch einen an dem Pendelarm (30) anliegenden Begrenzungsanschlag (36) definiert ist, wobei der Begrenzungsanschlag (36) in einer im Wesentlichen radial verlaufenden Nut (32) beweglich geführt ist.Torsional vibration damper according to claim 1, characterized in that the pendulum point ( 34 ) by one on the pendulum arm ( 30 ) adjacent limit stop ( 36 ), the limit stop ( 36 ) in a substantially radially extending groove ( 32 ) is movably guided. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Pendelmasse (24) und dem Schwungrad (12) ein elastisches Element (38), insbesondere eine Spiralfeder, zum Bereitstellen einer Federkraft in radialer Richtung angeordnet ist.Torsional vibration damper according to claim 1 or 2, characterized in that between the pendulum mass ( 24 ) and the flywheel ( 12 ) an elastic element ( 38 ), in particular a spiral spring, is provided for providing a spring force in the radial direction. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelmasse (24) durch das elastische Element (38) oberhalb einer kritischen Drehzahl (nkrit), insbesondere bei maximaler Kompression des elastischen Elements (38), mit dem Schwungrad (12) starr gekoppelt ist.Torsional vibration damper according to claim 3, characterized in that the pendulum mass ( 24 ) by the elastic element ( 38 ) above a critical speed (n crit ), in particular at maximum compression of the elastic element ( 38 ), with the flywheel ( 12 ) is rigidly coupled. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass ein Sperrelement vorgesehen ist, wobei dass Sperrelement oberhalb einer kritischen Drehzahl (nkrit) die Pendelmasse (24) mit dem Schwungrad (12) starr koppelt.Torsional vibration damper according to one of claims 1 to 4, characterized in that a blocking element is provided, wherein said blocking element above a critical speed (n crit ) the pendulum mass ( 24 ) with the flywheel ( 12 ) rigidly coupled. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass für die kritische Drehzahl nkrit 1.800 U/min ≤ nkrit ≤ 4.000 U/min, vorzugsweise 2.000 U/min ≤ nkrit ≤ 3.500 U/min und besonders bevorzugt 2.500 U/min ≤ nkrit ≤ 3.000 U/min gilt.Torsional vibration damper according to claim 4 or 5, characterized in that for the critical speed n crit 1,800 rpm ≤ n crit ≤ 4,000 U / min, preferably 2,000 U / min ≤ n crit ≤ 3,500 U / min and more preferably 2,500 U / min ≤ n crit ≤ 3,000 rpm applies. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass eine Eigenfrequenz (44) der Pendelmasse (24) derart eingestellt ist, dass in einem ersten Drehzahlbereich (48), insbesondere im Leerlauf, die Eigenfrequenz (44) im Wesentlichen konstant ist und in einem oberhalb des ersten Drehzahlbereichs (48) liegendem zweiten Drehzahlbereich (50) die Eigenfrequenz (44) insbesondere linear ansteigend ist, wobei der zweite Drehzahlbereich (50) insbesondere zwischen 500 U/min und 3.000 U/min, vorzugsweise zwischen 800 U/min und 2.500 U/min, weiter bevorzugt zwischen 1.000 U/min und 2.000 U/min und besonders bevorzugt zwischen 1.200 U/min und 1.800 U/min liegt.Torsional vibration damper according to one of claims 1 to 6, characterized in that a natural frequency ( 44 ) of the pendulum mass ( 24 ) is set such that in a first speed range ( 48 ), in particular at idle, the natural frequency ( 44 ) is substantially constant and in one above the first speed range ( 48 ) lying second speed range ( 50 ) the natural frequency ( 44 ) is in particular linearly increasing, wherein the second speed range ( 50 ) in particular between 500 rpm and 3,000 rpm, preferably between 800 rpm and 2,500 rpm, more preferably between 1,000 rpm and 2,000 rpm and particularly preferably between 1,200 rpm and 1,800 rpm lies. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass in einem oberhalb des zweiten Drehzahlbereichs (50) liegendem dritten Drehzahlbereich (52) die Eigenfrequenz (44) stärker ansteigt als im zweiten Drehzahlbereich (50).Torsional vibration damper according to claim 7, characterized in that in one above the second speed range ( 50 ) lying third speed range ( 52 ) the natural frequency ( 44 ) increases more than in the second speed range ( 50 ). Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelmasse (24) im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet ist und insbesondere nach radial innen zumindest teilweise am Schwungrad (12) geführt ist.Torsional vibration damper according to one of claims 1 to 8, characterized in that the pendulum mass ( 24 ) is configured substantially annular and in particular radially inward at least partially on the flywheel ( 12 ) is guided. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelmasse (24) in radialer Richtung unbeweglich ist.Torsional vibration damper according to one of claims 1 to 9, characterized in that the pendulum mass ( 24 ) is immovable in the radial direction.
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