DE102011004443A1

DE102011004443A1 - Schwingungsdämpfungseinrichtung

Info

Publication number: DE102011004443A1
Application number: DE201110004443
Authority: DE
Inventors: Mathias Kopp; Andreas Orlamünder; Dr. Sasse Christoph; Alexander Strom
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-08-23

Abstract

Eine Schwingungsdämpfungseinrichtung, insbesondere für den Antriebsstrang, eines Fahrzeugs, umfasst einen um eine Drehachse (A) drehbaren Auslenkungsmassenträger (12) und wenigstens eine am Auslenkungsmassenträger (12) bezüglich diesem verlagerbar getragene Auslenkungsmasse (14), wobei bei Auslenkung der wenigstens einen Auslenkungsmasse (14) aus einer Grund-Relativlage bezüglich des Auslenkungsmassenträgers (12) eine Radiallage der wenigstens einen Auslenkungsmasse (14) bezüglich der Drehachse (A) sich verändert, wobei wenigstens einer Auslenkungsmasse (14) eine diese wenigstens in einem Teilbereich ihrer Auslenkungsbewegung in Richtung zu ihrer Grund-Relativlage beaufschlagende Rückstellanordnung (22) zugeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwingungsdämpfungseinrichtung, insbesondere für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend einen um eine Drehachse drehbaren Auslenkungsmassenträger und wenigstens eine am Auslenkungsmassenträger bezüglich diesem verlagerbar getragene Auslenkungsmasse, wobei bei Auslenkung der wenigstens einen Auslenkungsmasse aus einer Grund-Relativlage bezüglich des Auslenkungsmassenträgers eine Radiallage der wenigstens einen Auslenkungsmasse bezüglich der Drehachse sich verändert.
Aus der DE 10 2006 028 556 A1 ist eine derartige Schwingungsdämpfungseinrichtung bekannt, bei welcher in den Auslenkungsmassen einerseits und im Auslenkungsmassenträger andererseits einander zugeordnete, gekrümmte Führungsbahnen vorgesehen sind. Die im Auslenkungsmassenträger vorgesehenen Führungsbahnen sind mit radial außen liegendem Scheitelbereich angeordnet, während die in den Auslenkungsmassen vorgesehenen Führungsbahnen mit radial innen liegendem Scheitelbereich angeordnet sind. Die Verbindung zwischen den Auslenkungsmassen und dem Auslenkungsmassenträger erfolgt durch in den die Führungsbahnen bereitstellenden Öffnungen positionierten bolzenartigen Führungselementen, welche bei Umfangsbeschleunigung der Auslenkungsmassen bezüglich des Auslenkungsmassenträgers sich ausgehend von den Scheitelbereichen der einander zugeordneten Führungsbahnen bewegen und dabei aufgrund der Krümmung der Führungsbahnen eine Verlagerung der Auslenkungsmassen nach radial innen erzwingen. Dies bedeutet, dass die Auslenkungsmassen dann bezüglich des Auslenkungsmassenträgers bzw. der Drehachse desselben am weitesten radial außen positioniert sind, wenn die Führungselemente in den Scheitelbereichen der Führungsbahnen positioniert sind, und bei Auslenkung nach radial innen gezwungen werden. Es wird damit eine der anregenden Beschleunigung bzw. Schwingung entgegenwirkende Schwingung erzeugt und somit die Dämpfung bzw. Tilgung einer anregenden Schwingung ermöglicht. Dabei ist es durch die Geometrie der Führunsgbahnen einerseits und durch die Auswahl der Masse bzw. der Positionierung des Masseschwerpunkts der Auslenkungsmassen andererseits möglich, eine Abstimmung auf eine anregende Frequenz bzw. auch eine höhere Ordnung derselben zu realisieren. Beispielsweise kann eine Abstimmung auf die Hauptmotorordnung, welche im Wesentlichen bestimmt ist durch die Zündfrequenz desselben, oder die zweiten Ordnung dieser Anregungsfrequenz vorgenommen werden.
Bei dieser bekannten Schwingungsdämpfungseinrichtung sind einige der Führungselemente mit einer Ummantelung aus einem elastisch dämpfenden Kunststoffmaterial überzogen, um damit im Betrieb dieser Schwingungsdämpfungseinrichtung auftretende unerwünschte Geräusche zu dämpfen, welche dann auftreten können, wenn bei maximal möglicher Auslenkung ein Führungselement das Ende einer zugeordneten Führungsbahn bzw. einer diese Führungsbahn bildenden Öffnung im Auslenkungsmassenträger bzw. der Auslenkungsmasse erreicht und dort anschlägt.
Es ist bekannt, dass bei Auslenkung von Auslenkungsmassen aus der Grund-Relativlage bezüglich des Auslenkungsmassenträgers insbesondere dann, wenn eine derartige Auslenkungsmasse als um eine Schwenkachse schwingendes bzw. schwenkendes Pendel ausgebildet ist, mit zunehmendem Auslenkungswinkel eine Verschiebung der Abstimmungsordnung zu kleineren Werten auftritt. Dies kann dazu führen, dass beispielsweise bei Abstimmung auf die zweite Ordnung einer anregenden Frequenz diese Abstimmung für kleine Auslenkungswinkel vergleichsweise gut beibehalten bleibt und mithin eine effiziente Bedämpfung bzw. Tilgung erlangt werden kann durch die so erzeugte Gegenschwingung. Bei größeren Auslenkungsamplituden findet jedoch zunehmend eine Verstimmung statt, mit der Folge, dass die Qualität der Schwingungsdämpfung dann schlechter wird, wenn die Anregungsenergie zunimmt. Obgleich dieser Effekt beispielsweise dazu genutzt werden kann, eine derartige Schwingungsdämpfungseinrichtung so auszulegen, dass sie bei kleineren Auslenkungen grundsätzlich auf eine geringfügig über der eigentlich zu bedämpfenden Ordnung liegende Ordnung abgestimmt wird, um somit insbesondere bei stärkeren Schwingungsanregungen ein verbessertes Dämpfungsverhalten zu erlangen, kann diesem Effekt dadurch entgegengewirkt werden, dass die Auslenkungsmassen mit vergleichsweise großer Masse bereitgestellt werden, was jedoch aufgrund des damit auch zunehmenden Massenträgheitsmoments das Beschleunigungsvermögen eines Fahrzeugs beeinträchtigt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schwingungsdämpfungseinrichtung mit wenigstens einer an einem Auslenkungsmassenträger getragenen Auslenkungsmasse vorzusehen, welche ein verbessertes Dämpfungsverhalten aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Schwingungsdämpfungseinrichtung, insbesondere für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend einen um eine Drehachse drehbaren Auslenkungsmassenträger und wenigstens eine am Auslenkungsmassenträger bezüglich diesem verlagerbar getragene Auslenkungsmasse, wobei bei Auslenkung der wenigstens einen Auslenkungsmasse aus einer Grund-Relativlage bezüglich des Auslenkungsmassenträgers eine Radiallage der wenigstens einen Auslenkungsmasse bezüglich der Drehachse sich verändert, wobei wenigstens einer Auslenkungsmasse eine diese wenigstens in einem Teilbereich ihrer Auslenkungsbewegung in Richtung zu ihrer Grund-Relativlage beaufschlagende Rückstellanordnung zugeordnet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungseinrichtung wird durch das Vorsehen einer eine Auslenkungsmasse zurück in Richtung ihrer Grund-Relativlage beaufschlagenden Rückstellanordnung dafür gesorgt, dass bei Erreichen größerer Auslenkungen bzw. Durchführung größerer Auslenkungsbewegungen und einer damit an sich zu erwartenden Verstimmung der Abstimmungsordnung durch die zusätzlich zur Fliehkraft die Auslenkungsmasse in Richtung zur Grund-Relativlage zurückbeschleunigende Kraft eine Anhebung der Abstimmungsordnung erreicht wird, so dass dem vorangehend beschriebenen Effekt entgegengewirkt werden kann und die Abstimmungsordnung beispielsweise nicht unter einen vorgegebenen Mindestwert abfallen kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass im Sinne der vorliegenden Erfindung mit dem Ausdruck „dämpfen” grundsätzlich die Minderung von in einem rotierenden System auftretenden oder sich ausbreitenden Schwingungsanregungen bzw. Drehungleichförmigkeiten angesprochen ist, wozu bei den erfindungsgemäßen Ausgestaltungen insbesondere der Aufbau einer durch die anregenden und an sich zu eliminierenden Schwingungen phasenverschoben bzw. gegenphasig verlaufenden Gegenschwingung genutzt werden kann.
Diese Beeinflussung der Abstimmung der Schwingungsdämpfungseinrichtung kann insbesondere dann von besonderem Vorteil sein, wenn wenigstens eine Auslenkungsmasse an dem Auslenkungsmassenträger um eine zur Drehachse des Auslenkungsmassenträgers exzentrische Schwenkachse schwenkbar getragen ist.
Bei einem alternativen, gleichwohl jedoch mit dem vorangehend beschriebenen Aufbau kombinierbaren Ausgestaltung kann die Schwingungsdämpfungseinrichtung derart ausgebildet sein, dass an wenigstens einer Auslenkungsmasse oder/und dem Auslenkungsmassenträger in Zuordnung zu wenigstens einer Auslenkungsmasse wenigstens eine gekrümmte Führungsbahn mit einem Scheitelbereich vorgesehen ist, wobei bei Auslenkung der wenigstens einen Auslenkungsmasse aus der Grund-Relativlage ein Führungselement sich ausgehend vom Scheitelbereich entlang der Führungsbahn bewegt.
Um insbesondere einzelne Auslenkungsmassen individuell, also auch unabhängig von anderen Auslenkungsmassen hinsichtlich ihres Schwingungsverhaltens beeinflussen zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass die Rückstellanordnung in Zuordnung zu wenigstens einer Auslenkungsmasse eine Rückstellelementenanordnung umfasst, wobei vorgesehen sein kann, dass die Rückstellelementenanordnung in Zuordnung zu der wenigstens einen Auslenkungsmasse, vorzugsweise für jede Auslenkungsrichtung, wenigstens ein Rückstellelement umfasst.
Dabei kann eine baulich besonders einfach zu realisierende Ausgestaltung dadurch erreicht werden, dass diese Rückstellelementenanordnung beispielsweise umfasst:

– wenigstens eine Rückstellfeder, oder/und
– wenigstens eine Fliehkraftrückstellmasse, oder/und
– wenigstens ein elastisch verformbares Rückstellpufferelement.

Die wenigstens eine Rückstellfeder kann wenigstens eine Blattfedereinheit oder/und wenigstens eine Schraubenfedereinheit umfassen. Es sei hier darauf hingewiesen, dass diese Ausdrücke so zu verstehen sind, dass sie entweder jeweils eine einzelne Blattfeder oder Schraubenfeder, insbesondere Schraubendruckfeder, umfassen oder auch Gruppen von beispielsweise nebeneinander liegenden oder ineinander geschachtelten Federn.
Bei einer Platz sparenden Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass in Umfangsrichtung um die Drehachse an wenigstens einer Seite der Auslenkungsmasse eine Blattfedereinheit mit ihrem radial inneren Endbereich am Auslenkungsmassenträger getragen ist und sich entlang der Auslenkungsmasse zur Rückstellwechselwirkung mit dieser nach radial außen erstreckt.
Bei Ausgestaltung mit wenigstens einer Schraubenfedereinheit kann dies dadurch erreicht werden, dass in Umfangsrichtung an wenigstens einer Seite der Auslenkungsmasse eine mit einem Endbereich am Auslenkungsmassenträger getragene und sich nach radial außen oder/und in Umfangsrichtung zur Rückstellwechselwirkung mit der Auslenkungsmasse erstreckende Schraubenfedereinheit vorgesehen ist.
Um bei Bereitstellung der Rückstellwirkung durch eine Fliehkraftrückstellmasse eine Wechselwirkung derselben mit einer zugeordneten Auslenkungsmasse in baulich einfacher Weise erlangen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Auslenkungsmasse einen ersten Rückstellbeaufschlagungsbereich umfasst, dass die Fliehkraftrückstellmasse einen zweiten Rückstellbeaufschlagungsbereich umfasst und dass bei Auslenkung der Auslenkungsmasse aus der Grund-Relativlage der erste Rückstellbeaufschlagungsbereich in Anlage an dem zweiten Rückstellbeaufschlagungsbereich kommt und eine die Auslenkungsmasse in Richtung Grund-Relativlage beaufschlagende Belastung erfährt.
Um bei Vorsehen von Fliehkraftrückstellmassen den zur Verfügung stehenden Bauraum insbesondere auch zur Beeinflussung der Schwingungsdämpfungscharakteristik möglichst effizient zu nutzen, wird weiter vorgeschlagen, dass wenigstens eine Fliehkraftrückstellmasse durch eine Auslenkungsmasse bereitgestellt ist. Hier kann also vorgesehen sein, dass die verschiedenen Auslenkungsmassen bei Erreichen einer bestimmten Grenzauslenkung in Wechselwirkung treten und somit eine sich gegenseitig selbst zurückstellende Charakteristik entfalten.
Bei Ausgestaltung der Rückstellelementenanordnung mit wenigstens einem Rückstellpufferelement kann eine baulich sehr einfach realisierbare Ausgestaltung dadurch erreicht werden, dass wenigstens ein Rückstellpufferelement mit dem Auslenkungsmassenträger oder einer Auslenkungsmasse integral ausgebildet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Rückstellpufferelement mit elastisch verformbarem Material, vorzugsweise Elastomermaterial, ausgebildet ist. Von Bedeutung ist auch hier, dass durch eine derartige integrierte Elastizität bzw. elastisch verformbares Material grundsätzlich eine eine zugeordnete Auslenkungsmasse über einen nennenswerten Bereich des Auslenkungsweges belastende und Richtung Grund-Relativlage zurückführende Wirkung entfaltet wird und nicht nur die aus dem Stand der Technik bekannte Endanschlagdämpfung, welche letztendlich nur dazu in der Lage ist, Anschlaggeräusche zu vermeiden.
Um diese Rückführ- bzw. Rückstellcharakteristik sehr effizient nutzen zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass ausgehend von der Grund-Relativlage höchstens bis zur Hälfte der möglichen Auslenkungsbewegung die wenigstens eine Auslenkungsmasse die Rückstellanordnung der wenigstens einen Auslenkungsmasse nicht in Richtung Grund-Relativlage beaufschlagt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Drehmomentübertragungsanordnung für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäß aufgebauten Schwingungsdämpfungseinrichtung.
Dabei kann die Drehmomentübertragungsanordnung als hydrodynamischer Drehmomentwandler, als Fluidkupplung, als Hybridantriebseinheit, als Trockenreibungskupplung oder als nasslaufende Reibungskupplung ausgebildet sein.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
1 in prinzipartiger Axialansicht eine Schwingungsdämpfungseinrichtung mit einer an einem Auslenkungsmassenträger schwenkbar getragenen Auslenkungsmasse;
2 eine der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsart;
3 ein Diagramm, welches aufgetragen über dem Auslenkungswinkel einer Auslenkungsmasse deren Abstimmung auf die Ordnung einer Anregungsfrequenz veranschaulicht;
4 in ihren Darstellungen a) und b) eine weitere der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsart;
5 eine der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsart;
6 eine Längsschnittansicht eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit einer darin integrierten Schwingungsdämpfungseinrichtung;
7 eine Axialansicht einer beispielsweise in den hydrodynamischen Drehmomentwandler der 6 integrierten Schwingungsdämpfungseinrichtung;
8 eine Detailansicht, welche die Befestigung eines Rückstellelements an einem Auslenkungsmassenträger zeigt;
9 eine Schnittdarstellung des in 8 dargestellten Details;
10 einen Belastungszustand eines mit mehreren Blattfedern ausgewählten Rückstellelements;
11 das Rückstellelement der 10 bei stärkerer Belastung;
12 in einem Kraft-Weg-Diagramm Federkennlinien von mit Blattfedern ausgebildeten Rückstellelementen;
13 eine Axialansicht einer weiteren alternativen Ausgestaltungsform einer Schwingungsdämpfungseinrichtung
14 eine Detailansicht der Schwingungsdämpfungseinrichtung der 10 in einem radial inneren Bereich der Auslenkungsmassen;
15 eine weitere alternative Ausgestaltungsform einer Schwingungsdämpfungseinrichtung;
16 eine Teil-Axialschnittansicht der Schwingungsdämpfungseinrichtung der 15;
17 eine Detailansicht des radial inneren Bereichs von Auslenkungsmassen der Schwingungsdämpfungseinrichtung der 15;
18 eine der 17 entsprechende Darstellung bei bezüglich eines Auslenkungsmassenträgers ausgelenkten Auslenkungsmassen;
19 eine weitere alternative Ausgestaltungsart einer Schwingungsdämpfungseinrichtung;
20 eine Schnittdarstellung der Schwingungsdämpfungseinrichtung der 19, geschnitten längs einer Linie XX-XX in 19;
21 eine weitere alternative Ausgestaltungsart einer Schwingungsdämpfungseinrichtung.
In 1 ist eine Schwingungsdämpfungseinrichtung 10, wie sie beispielsweise in den Antriebsstrang eines Fahrzeug integriert werden kann, in sehr vereinfachter, prinzipartiger Darstellung in Axialansicht gezeigt. Die Schwingungsdämpfungseinrichtung 10 umfasst einen um eine Drehachse A drehbaren Auslenkungsmassenträger 12 sowie vorzugsweise eine Mehrzahl von daran um eine jeweilige Schwenkachse S schwenkbar getragene Auslenkungsmassen 14, von welchen in 1 nur eine einzige dargestellt ist. Die Auslenkungsmassen 14 sind hier als Pendel ausgebildet mit einem radial inneren Schwenkkopplungsbereich 16, in welchem sie beispielsweise vermittels Schwenkbolzen 18 oder dergleichen um ihre Schwenkachse S exzentrisch zur Drehachse A schwenkbar am Auslenkungsmassenträger 12 getragen sind. Radial außerhalb des Schwenkkopplungsbereichs 16 weisen die Auslenkungsmassen 14 einen den größeren Anteil der Masse derselben vereinigenden Körperbereich 20 auf. Im Rotationszustand dreht sich der Auslenkungsmassenträger 12 zusammen mit den daran getragenen Auslenkungsmassen 14 um die Drehachse A. Treten dabei keine Drehungleichförmigkeiten bzw. Drehschwingungen auf, befinden sich die Auslenkungsmassen 20 in einer Grund-Relativlage bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12, in welcher der Massenschwerpunkt M einer jeweiligen Auslenkungsmasse 20 auf einer durch die Drehachse A und die Schwenkachse S hindurch laufenden Radiallinie liegt.
Bei auftretenden Drehschwingungen in einem Antriebssystem, welche beispielsweise ausgelöst werden durch die periodisch auftretenden Zündungen in den Zylindern einer Brennkraftmaschine, erfahren die Auslenkungsmassen 14 bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12 eine entsprechend oszillierende Beschleunigung und führen damit eine Schwingungsbewegung um ihre Schwenkachsen S durch. Bei geeigneter Abstimmung der Auslenkungsmassen 14 auf jeweilige anregende Schwingungen bzw. höhere Ordnungen derselben, wird dabei im Idealfall eine durch die Gegenschwingung der Auslenkungsmassen 14 im Wesentlichen vollständige Dämpfung bzw. Tilgung der anregenden Schwingungen im Antriebsstrang erreicht.
Da mit zunehmender Auslenkung der Auslenkungsmassen 14 aus ihrer Grund-Relativlage bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12 eine zunehmende Verstimmung bezüglich der ursprünglich vorgesehenen Abstimmung auf eine Anregungsfrequenz bzw. eine höhere Ordnung derselben auftritt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, einer übermäßigen Auslenkung der Auslenkungsmassen 14 entgegen zu wirken. Hierzu wird jedoch keine deren Schwenkbewegung begrenzende und zu harten Anschlägen führende Schwenkwinkelbegrenzung eingeführt. Vielmehr ist erfindungsgemäß eine allgemein mit 22 bezeichnete Rückstellanordnung vorgesehen. Diese umfasst vorzugsweise in Zuordnung zu jeder Auslenkungsmasse 14 eine Rückstellelementenanordnung 24, welche wiederum vorzugsweise für jede Auslenkungsrichtung ein Rückstellelement 26 bzw. 28 aufweist.
Bei dem in 1 dargestellten Aufbau wird bei Auslenkung der Auslenkungsmasse 14 aus ihrer Grund-Relativlage bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12 im Gegen-Uhrzeigersinn nach Durchlaufen eines Auslenkungsweges, in welchem die Rückstellanordnung 22 zunächst nicht wirksam ist, das Rückstellelement 26 wirksam. Bei Auslenkung in entgegengesetzter Richtung wird nach Durchlaufen eines Auslenkungsweges, in welchem die Rückstellanordnung 22 nicht wirksam ist, das Rückstellelement 28 wirksam. Hier kann vorzugsweise eine symmetrische Anordnung vorgesehen sein, so dass ausgehend von der Grund-Relativlage die bzw. jede Auslenkungsmasse 14 in beiden möglichen Bewegungsrichtungen zunächst im gleichen Bewegungsausmaß ohne Wirksamkeit der Rückstellanordnung 22 verschwenken kann.
Die in 1 dargestellten Rückstellelemente 26 bzw. 28 sind als eine Rückstellkraft generierende, elastisch wirkende Anschläge, hier beispielsweise in Form jeweils einer Blattfedereinheit 30 ausgebildet. Diese ist mit einem radial innen positionierten Endbereich 32 am Auslenkungsmassenträger 12 festgelegt und erstreckt sich mit Umfangsabstand näherungsweise radial bzw. parallel zur Auslenkungsmasse 14 entlang derselben nach radial außen. Bei Auslenkung der Auslenkungsmasse 14 kommt diese bei Erreichen einer vorbestimmten Grenzauslenkung zur Anlage an einer jeweiligen Blattfedereinheit 30 und verformt diese bei noch weitergehender Auslenkung, wobei die Blattfedereinheit 30 dann aufgrund ihrer eigenen Elastizität eine mit zunehmender Verformung entsprechend auch zunehmende Rückstellkraft generiert.
Eine alternative Ausgestaltungsvariante ist in 2 dargestellt. Hier umfasst die Rückstellelementenanordnung 24 der Rückstellanordnung 22 beidseits einer jeweiligen Auslenkungsmasse 14 als Schraubenfedern, insbesondere Schraubendruckfedern 34 ausgebildete Rückstellelemente 26, 28. Diese Schraubendruckfedern 34 erstrecken sich näherungsweise in Umfangsrichtung und sind in einen Endbereich 36 derselben bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12 festgelegt bzw. daran getragen. Mit ihrem anderen Endbereich 38 liegen sie bei in der Grund-Relativlage positionierter Auslenkungsmasse 14 in Abstand zu dieser und ermöglichen so gleichermaßen eine Verschwenkung derselben um die Schwenkachse S ohne Wirksamkeit der Rückstellanordnung bis zum Erreichen einer vorbestimmten Grenzauslenkung. Ab Erreichen dieser Grenzauslenkung berührt die Auslenkungsmasse 14 den Endbereich 38 einer der Schraubendruckfedern 34 und komprimiert diese bei zunehmender Auslenkungsbewegung. Auch dadurch wird eine mit zunehmender Kompression entsprechend zunehmende Rückstellwirkung generiert.
Die Wirkung dieser elastisch bzw. rückstellend arbeitenden Rückstellelementenanordnungen 24 ist in 3 veranschaulicht. Hier ist über dem Schwenkwinkel die Abstimmung einer Auslenkungsmasse 14 bzw. einer Schwingungsdämpfungseinrichtung 10 auf eine Anregungsfrequenz bzw. hier die zweite Ordnung derselben aufgetragen. Dabei repräsentiert der Winkel 0° die Grund-Relativdrehlage der bzw. aller Auslenkungsmassen bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12. Die Kurve a veranschaulicht die mit zunehmendem Schwenkwinkel, also zunehmender Auslenkung zunehmende Verstimmung bzw. Abweichung der Abstimmung von der ursprünglich vorgesehenen Abstimmung auf die zweite Ordnung der anregenden Frequenz, also beispielsweise der Zündfrequenz. Bereits bei einem Auslenkungswinkel von etwa 23° wird hier eine Verstimmung von etwa 1% erreicht, was sich auf die Schwingungsdämpfungscharakteristik sehr nachteilhaft auswirkt. Grundsätzlich sollte bei derartigen Schwingungsdämpfungseinrichtungen vorgesehen sein, dass ein Absinken der Abstimmung auf einen Wert unter die eigentlich vorgesehene Ordnung einer Anregungsfrequenz nicht auftritt. Grund für diese Abnahme der Ordnung, auf welche das schwingende System abgestimmt ist, dass die durch die Fliehkraft generierte Rückstellkraft für kleine Auslenkungswinkel näherungsweise linear mit dem Auslenkungswinkel ansteigt, da sie grundsätzlich vom Sinus dieses Winkels abhängt und für kleine Winkel der Sinus eines Winkels näherungsweise gleich dem Winkel selbst ist. Bei größeren Auslenkungswinkeln steigt die Rückstellkraft dann nur noch unterproportional an, was das Absinken der Abstimmungsordnung zur Folge hat.
Die Kurve b veranschaulicht die Funktionalität der Rückstellanordnung 22, welche derart ausgelegt ist, dass sie ab einer Grenzauslenkung von etwa 18° wirksam wird. Durch die mit weiter zunehmender Auslenkung entsprechend zunehmende Rückstellkraft der Rückstellanordnung bzw. der Rückstellelemente 26, 28 derselben wird zusammen mit der auf die Auslenkungsmassen 14 ohnehin einwirkenden Fliehkraft eine verstärkte Rückstellwirkung generiert, welche ein deutliches Ansteigen der Abstimmungsordnung mit sich bringt und insbesondere ein weitergehendes Absinken verhindert. Wie im Folgenden noch dargelegt, kann dabei durch die Ausgestaltung der Rückstellfederelemente 26, 28 bzw. deren Kraftcharakteristik der Verlauf der Kurve b beeinflusst werden, so dass der Verlauf der Abstimmungsordnung über der Auslenkung bzw. im dargestellten Fall über dem Auslenkungswinkel entsprechend vorgegeben bzw. eingestellt werden kann. Während also die Kurve b den Fall einer im Wesentlichen linearen Rückstellkraftcharakteristik der Rückstellelemente 26, 28 veranschaulicht, kann durch entsprechend nichtlineare Federcharakteristik beispielsweise eine näherungsweise konstante Abstimmungsordnung erreicht werden bzw. durch progressiv zunehmende Rückstellkraft ein stärkeres Ansteigen der Abstimmungsordnung erreicht werden, was insbesondere daher vorteilhaft ist, da übermäßig starke Schwingungsanregungen das Auftreten übermäßig weitgehender Auslenkungen im Wesentlichen nicht bewirken können.
Die 4 zeigt eine Ausgestaltungsvariante, bei welcher die Rückstellanordnung 22 hier in Zuordnung zu zwei dargestellten Auslenkungsmassen 14 eine Schraubenfeder, insbesondere Schraubendruckfeder 40 als Rückstellelement 42 der Rückstellelementenanordnung 24 umfasst. Die Schraubenfeder 40 ist mit ihren beiden Endbereichen an den einander benachbarten Auslenkungsmassen 14 festgelegt, welche in der Darstellung b) der 4 in ihrer Grund-Relativlage bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12 gezeigt sind. Bei Schwingungsanregung und dabei erzwungener Auslenkung der Auslenkungsmassen 14 bewegen sich die Körper 20 derselben nach radial innen, was dazu führt, dass deren Umfangsabstand sich verändert und entsprechend zumindest bei Erreichen einer bestimmten Grenzauslenkung die Schraubenfeder 40 derart belastet wird, dass sie eine in Richtung Grund-Relativlage rückstellende Kraftwirkung entfaltet.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei dieser Ausgestaltungsform anstelle der Schraubenfeder 40 auch ein anderes elastisches Element, beispielsweise aus Elastomermaterial, eingesetzt werden kann. Weiter sei darauf hingewiesen, dass bei um die Drehachse A ringartig ausgelegter Anordnung mehrerer Auslenkungsmassen 14 all diese Auslenkungsmassen 14 mit ihren jeweiligen unmittelbar benachbarten Auslenkungsmassen durch derartige Rückstellelemente verbunden sein können.
Eine weitere Ausgestaltungsvariante ist in 5 gezeigt. Hier umfasst die Rückstellelementenanordnung 24 der Rückstellanordnung 22 in Zuordnung zu jeder Auslenkungsmasse 14 an jeder Umfangsseite derselben ein Rückstellelement 26, 28, welches bei Erreichen einer bestimmten Grenzauslenkung beispielsweise am radial inneren Bereich einer unmittelbar benachbarten Auslenkungsmasse 14 oder einem am Auslenkungsmassenträger 12 vorgesehenen Anschlag zur Anlage kommt. Diese Rückstellelemente 26, 28, welche als Federelemente, beispielsweise Blattfederelemente oder mit Elastomermaterial ausgebildet sein können, erzeugen über den verbleibenden Auslenkungsweg eine die zugehörige Auslenkungsmasse in Richtung Grund-Relativlage zurück beaufschlagende Kraftwirkung.
In 6 ist als ein Beispiel einer Drehmomentübertragungsanordnung für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 44 dargestellt. Dieser umfasst ein Gehäuse 46 mit einem daran gebildeten Pumpenrad 48. Im Inneren des Gehäuses 46 ist ein Turbinenrad 50 vorgesehen, welches im dargestellten Ausgestaltungsbeispiel über eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung 52 an eine Abtriebsnabe 54 angebunden ist. Die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 52 umfasst zwei seriell wirksame und radial gestaffelt angeordnete Torsionsschwingungsdämpfer 56, 58. Ein Eingangsbereich des radial äußeren ersten Torsionsschwingungsdämpfers 56 ist über eine Überbrückungskupplung 60 drehfest an das Gehäuse 46 ankoppelbar. Ein Ausgangsbereich des radial äußeren ersten Torsionsschwingungsdämpfers 56 ist mit einem Eingangsbereich des radial inneren zweiten Torsionsschwingungsdämpfers 58 verbunden und bildet damit eine Zwischenmasse, an welche auch das Turbinenrad 50 angebunden ist. Der Ausgangsbereich des radial inneren zweiten Torsionsschwingungsdämpfers 58 ist an die Abtriebsnabe 54 fest angebunden, welche beispielsweise mit einer Getriebeeingangswelle drehfest koppelbar ist.
Hinsichtlich des Aufbaus der beiden Torsionsschwingungsdämpfer 56, 58 sei noch angeführt, dass beispielsweise der Eingangsbereich des radial äußeren ersten Torsionsschwingungsdämpfers 56 durch ein Zentralscheibenelement gebildet sein kann, ebenso wie der Ausgangsbereich des radial inneren zweiten Torsionsschwingungsdämpfers. Den Ausgangsbereich des radial äußeren ersten Torsionsschwingungsdämpfers 56 und den Eingangsbereich des radial inneren zweiten Torsionsschwingungsdämpfers 58, d. h. einem wesentlichen Teil der Zwischenmasse, bilden zwei beidseits der Zentralscheibenelemente liegende Deckscheibenelemente, die miteinander durch Vernietung fest vebunden sind und beispielsweise radial innen durch Vernietung auch mit dem Turbinenrad 50 bzw. der Schwingungsdämpfungseinrichtung 10 fest verbunden sein können.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass hinsichtlich des Aufbaus des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 54 verschiedenste Variationen vorgesehen sein können.
Zusammen mit dem Turbinenrad 54 ist eine Schwingungsdämpfungseinrichtung 10 an die Zwischenmasse der beiden Torsionsschwingungsdämpfer 56, 58 angebudnen. Dies bedeutet, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung 10 sowohl dann schwingungsdämpfend wirksam sein kann, wenn die Überbrückungskupplung 60 offen, also ausgerückt ist und ein Drehmoment über das Turbinenrad 50 und den radial inneren zweiten Torsionsschwingungsdämpfer in die Abtriebsnabe 54 eingeleitet wird, als auch dann, wenn die Überbrückungskupplung 60 eingerückt, also geschlossen ist und ein Drehmoment über das Gehäuse 46, die Überbrückungskupplung 60 und die beiden seriell wirksamen Torsionsschwingungsdämpfer 56, 58 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 52 auf die Abtriebsnabe 54 übertragen wird.
Die Schwingungsdämpfungseinrichtung 10 umfasst einen ringscheibenartig ausgebildeten Auslenkungsmassenträger 12, der in seinem radial inneren Bereich zusammen mit dem Turbinenrad 50 durch Vernietung an die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 52 angebunden ist und der in seinem radial äußeren Bereich in Umfangsrichtung verteilt mehrere Auslenkungsmassen 14 um ihre zur Drehachse A jeweils exzentrisch, vorzugsweise auf gleichem Radialniveau angeordnete Schwenkachsen S schwenkbar trägt. Die hierzu eingesetzten Schwenkbolzen 18 können beispielsweise durch Nietbolzen, Schraubbolzen oder dergleichen bereitgestellt sein.
Nachfolgend werden verschiedene Ausgestaltungsformen von Schwingungsdämpfungseinrichtungen 10 erläutert, welche, teilweise auch den vorangehend bereits erläuterten Ausgestaltungsprinzipien folgend, in den hydrodynamischen Drehmomentwandler 44 integriert werden können. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Drehmomentübertragungsanordnung auch in anderer Form, beispielsweise als Fluidkupplung, als nasslaufende Reibungskupplung, als Trockenreibungskupplung oder als Hybridantriebseinheit ausgebildet sein kann. Grundsätzlich kann eine derartige Schwingungsdämpfungseinrichtung 10 jedoch beispielsweise auch unmittelbar an eine Antriebswelle, wie z. B. Kurbelwelle, oder eine Abtriebswelle, wie z. B. Getriebeeingangswelle oder Kardanwelle oder dergleichen, angebunden werden.
In der 7 ist eine derartige Schwingungsdämpfungseinrichtung 10 in Axialansicht dargestellt. Man erkennt den ringartig ausgebildeten Auslenkungsmassenträger 12 mit den Durchgriffsöffnungen 62 für die zum Festlegen desselben eingesetzten Nietbolzen oder dergleichen. An mehreren Umfangspositionen, die vorzugsweise in gleichmäßigem Umfangsabstand vorgesehen sind, trägt der Auslenkungsmassenträger 12 die hier wieder als schwenkbare Pendelelemente ausgebildeten Auslenkungsmassen 14.
In 7 sind verschiedene Ausgestaltungsvarianten von Rückstellelementen der allgemein mit 24 bezeichneten Rückstellelementenanordnung dargestellt. So erkennt man in Zuordnung zu der in 7 unten dargestellten Auslenkungsmasse 14 beidseits davon mit Blattfedereinheiten 30 ausgebildete Rückstellelemente 26, 28. Der Aufbau bzw. die Funktionsweise dieser Blattfedereinheiten 30 wird nachfolgend mit Bezug auf die 8 bis 12 erläutert.
Jede Blattfedereinheit 30 umfasst drei bezüglich einander in Umfangsrichtung um die Drehachse A nebeneinander angeordnete Blattfedern 62, 64, 66. In ihrem radial inneren Bereich sind diese Blattfedern in schlitzartigen Aussparungen 67 am Außenumfangsbereich des Auslenkungsmassenträgers 12 aufgenommen. Durch Einpressungen 68, also lokale Umformung des Auslenkungsmassenträgers 12, werden die Blattfedern 62, 64, 66 am Auslenkungsmassenträger 12 durch Verklemmung gehalten. Diese lokalen Umformungen 68 können beispielsweise durch Verstemmen gebildet werden.
Man erkennt weiter, dass in diesem radial inneren Endbereich 32 der Blattfedereinheit 30 die einzelnen Blattfedern 62, 64, 66 durch ein beispielsweise die mittlere Blattfeder 64 klammerartig umgebendes Distanzelement 70 in gegenseitigem Abstand gehalten sind, so dass zwischen der Blattfeder 62 und der Blattfeder 64 einerseits und der Blattfeder 66 und der Blattfeder 64 andererseits jeweils ein Zwischenraum Z entsteht und somit im unbelasteten Zustand die einzelnen Blattfedern sich, wie die 7 dies veranschaulicht, ausgehenend vom jeweiligen radial inneren Endbereich 32 nach radial außen näherungsweise parallel zur gegenüberliegenden Seite der zugeordneten Auslenkungsmasse 14 erstrecken.
Man erkennt in den 7, 10 und 11 weiter, dass die Blattfedern 62, 64, 66 zueinander unterschiedliche Längen aufweisen. So ist beispielsweise die der zugeordneten Auslenkungsmasse 14 am nächstliegenden und letztendlich mit dieser auch in Kontakt tretende Blattfeder 62 am längsten ausgebildet, während die am anderen Umfangsende des jeweiligen Pakets liegende Blattfeder 66 die kürzeste Erstreckungslänge aufweist.
Erreicht die Auslenkungsmasse 14 ausgehend von der Grund-Relativlage eine Grenzauslenkung, die im Diagramm der 12 mit G bezeichnet ist, also beispielsweise den vorangehend bereits angesprochenen Auslenkungswinkel von etwa 18°, kommt die Auslenkungsmasse 14 in Kontakt mit der Blattfeder 62, so dass die weitere Auslenkbewegung entgegen der Rückstellkraft der Blattfeder 62 entlang einer Linie c in 12 erfolgt. Dauert die Auslenkbewegung weiter an, so kommt bei Erreichen einer weiteren Grenzauslenkung G' die Blattfeder 62 in Anlage an der Blattfeder 64, so dass die weitere Auslenkung dann entlang einer Linie d in 12, also gegen die gemeinsame Rückstellkraft der Blattfedern 62, 64 erfolgt. Wird eine weitere Grenzauslenkung G'' erreicht, erfolgt die dann noch weiter anhaltende Auslenkung gegen die Rückstellkraft aller drei Blattfedern 62, 64, 66 entlang einer Linie e in 12, da bei Erreichen dieser weiteren Grenzauslenkung G'' die Blattfeder 64 in Anlage an der dritten Blattfeder 66 kommt. Es lässt sich somit eine progressive Zunahme der Rückstellkraft erzeugen, um entsprechend den Verlauf der Abstimmung (siehe 3) beeinflussen zu können.
Eine Linie f in 12 veranschaulicht den Fall, in welchem beispielsweise nur eine einzige Blattfeder bei einer Blattfedereinheit vorgesehen ist oder beispielsweise mehrere Blattfedern unmittelbar aneinander anliegen.
Es sei weiter darauf hingewiesen, dass, wie die 7 dies in Zuordnung zu dem Rückstellelement 26 zeigt, auch eine andere Anzahl an Blattfedern in einer jeweiligen Blattfedereinheit 30 vorgesehen sein kann. In diesem Beispiel sind insgesamt fünf Blattfedern vorgesehen.
In Zuordnung zu der in 7 oben dargestellten Auslenkungsmasse 14 sind zwei alternativ ausgestaltete Rückstellelemente 26, 28 an den beiden Umfangsseiten derselben positioniert vorgesehen. Diese sind als nach radial außen sich erstreckende, mit dem Auslenkungsmassenträger 12 integral ausgebildete und somit im Wesentlichen durch Blechzungen bereitgestellte Rückstellpufferelemente 72 ausgebildet. Diese erstrecken sich nach radial außen und können, wie dies in Zuordnung zum Rückstellelement 26 mit Strichlinie angedeutet ist, z. B. in der Schwenkebene der zugeordneten Auslenkungsmasse 14 flächig liegend angeordnet sein, oder, wie dies bei den Rückstellelementen 26, 28 mit durchgezogener Linie gezeigt ist, um näherungsweise 90° verdreht sein, um einerseits eine größere Elastizität, andererseits eine größere Anlagefläche für die Auslenkungsmasse 14 bereitzustellen.
Eine weitere Variante einer Rückstellelementenanordnung ist in Zuordnung zu der in 7 im rechten unteren Teil dargestellten Auslenkungsmasse 14 gezeigt. Diese Rückstellelementenanordnung umfasst eine Außenumfangskontur bzw. -fläche 76 am Auslenkungsmassenträger 12 und eine bei Auslenkung der Auslenkungsmasse 14 damit in Kontakt tretende Oberfläche 78 an einem den Auslenkungsmassenträger 12 axial übergreifenden Bereich der Auslenkungsmasse 14. Dieser Bereich kann beispielsweise durch axiales Abkröpfen oder Ausformen der Auslenkungsmasse 14 bereitgestellt sein. Zumindest einer dieser beiden Oberflächenbereiche 76, 78 ist elastisch verformbar, um einerseits einen starren Anschlag zu vermeiden und andererseits bei weitergehender Verschwenkmöglichkeit für die Auslenkungsmasse 14 die Rückstellcharakteristik zu erreichen.
Mit Bezug auf die 7 erkennt man, dass nicht notwendigerweise in Zuordnung zu allen Auslenkungsmassen 14 die Rückstellelementenanordnung Rückstellelemente aufweisen muss. Dies kann beispielsweise nur in Zuordnung zu einigen Auslenkungsmassen vorgesehen sein, so dass die anderen Auslenkungsmassen ohne Beeinflussung durch die Rückstellanordnung 22 schwingen können und damit eine Überlagerung der verschiedenen Schwingungscharakteristiken erreicht werden kann. Auch ist es nicht zwingend erforderlich, dass die einer jeweiligen Auslenkungsmasse paarweise zugeordneten Rückstellelemente zueinander baugleich sind. Hier sind Kombinationen verschiedener Rückstellelemente denkbar. Auch können für einzelne Auslenkungsmassen 14 zwar paarweise gleiche, von Auslenkungsmasse zu Auslenkungsmasse 14 sich jedoch unterscheidende Rückstellelemente vorgesehen sein. Auch ist es selbstverständlich möglich, dass die Rückstellelementenanordnung 24 in Zuordnung zu all denjenigen Auslenkungsmassen, für welche Rückstellelemente 26, 28 vorgesehen sind, eine gleiche Rückstellkrafterzeugungscharakteristik aufweist oder auch hier eine Variation vorliegt, so dass bei verschiedenen Auslenkungsmassen 14 verschiedene Rückstellkrafterzeugungscharakteristiken vorgegeben sind.
Insbesondere ist es weiterhin möglich, die in Umfangsrichtung jeweils zwischen zwei Auslenkungsmassen positionierten und beispielsweise nach radial außen sich erstreckenden Rückstellelemente so anzuordnen, dass sie für beide in Umfangsrichtung beidseits davon angeordnete Auslenkungsmassen wirksam sein können, so dass beispielsweise bei Vorsehen von insgesamt sechs Auslenkungsmassen und entsprechend insgesamt sechs dazwischen sich erstreckenden Rückstellelementen für jede Auslenkungsmasse ein Paar von Rückstellelementen wirksam sein kann.
Eine weitere alternative Ausgestaltung einer Schwingungsdämpfungseinrichtung 10 ist in den 13 und 14 gezeigt. Man erkennt hier, dass die Rückstellelementenanordnung 24 in Zuordnung zu vorzugsweise jeder Auslenkungsmasse 14 zwei durch Schraubendruckfedern 34 bereitgestellte Rückstellelemente 26, 28 umfasst. Am Auslenkungsmassenträger 12 sind für jeweils zwei verschiedenen Auslenkungsmassen 14 zugeordnete Rückstellelemente 26, 28 nach radial außen greifende Trägerabschnitte 80 vorgesehen, die in Umfangsrichtung und geneigt nach radial außen offene Aufnahmeöffnungen 82 für die Endbereiche 36 der Schraubendruckfedern 34 bilden. In diesen Aussparungen sind in den Innenbereich der Schraubendruckfedern 34 eingreifende Haltenasen 84 gebildet, welche einerseits eine definierte Positionierung für die Schraubendruckfedern 34 in axialer Richtung sicherstellen, also ein seitliches Herausbewegen verhindern, und andererseits durch Klemmwirkung eine stabile Halterung erzeugen können.
Bei Auslenkung der Auslenkungsmassen 14 kommen sie in Kontakt mit den Endbereichen 38 der Schraubendruckfedern 34, so dass eine dann anhaltende Auslenkbewegung gegen die zunehmende Kompression der Schraubendruckfedern 34 erfolgt. Dabei kann deren Auslegung so sein, dass sie die Maximalauslenkung durch auf Block gehen begrenzen oder derart hart ausgebildet sind, dass auch bei maximal zu erwartender Umfangsbeschleunigung noch ein Restfederweg vorhanden bleibt. Grundsätzlich kann die Auslegung zum Schutz der Schraubendruckfedern 34 bei übermäßiger Auslenkung auch so sein, dass die noch nicht vollständig komprimierten Schraubendruckfedern 34 vollkommen in die Aussparungen 82 eintauchen können und die Auslenkungsmassen an den nach radial außen greifenden Abschnitten 80 anstoßen.
Eine weitere alternative Ausgestaltungsform einer Schwingungsdämpfungseinrichtung 10 ist in den 15 bis 18 dargestellt. Dabei sind in der Darstellung der 15 im oberen rechten Teil die Auslenkungsmassen 14 in ihrer Grund-Relativlage bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12 dargestellt. Im linken unteren Teil sind die Auslenkungsmassen 14 bezüglich dem Auslenkungsmassenträger 12 im Gegen-Uhrzeigersinn verschwenkt. Aus Gründen der deutlicheren Darstellung sind zwischen diesen beiden Bereichen jeweilige Auslenkungsmassen weggelassen worden.
Wie in den 17 und 18 deutlich dargestellt, umfasst die Rückstellanordnung 22 bzw. deren Rückstellelementenanordnung 24 für eine Auslenkungsmasse 14 zumindest die an einer Umfangsseite einer Auslenkungsmasse 14 positionierte, unmittelbar benachbarte Auslenkungsmasse 14, welche hier eine Fliehkraftrückstellmasse 86 bereitstellt. Vorzugsweise ist die Anordnung derart, dass jede Auslenkungsmasse 14 für eine unmittelbar benachbarte Auslenkungsmasse als derartige Fliehkraftrückstellmasse 86 wirksam sein kann. Hierzu umfasst jede Auslenkungsmasse vorzugsweise radial außerhalb ihrer jeweiligen Schwenkachse San beiden Umfangsseiten einen in Umfangsrichtung nasenartig vorspringenden ersten Rückstellbeaufschlagungsbereich 88, 90. Die ersten Rückstellbeaufschlagungsbereiche 88, 90 an einer Auslenkungsmasse 14 liegen zueinander axial versetzt und überlappen sich axial im Wesentlichen nicht, so dass, wie die 17 dies zeigt, ein erster Rückstellbeaufschlagungsbereich 90 einer Auslenkungsmasse und ein erster Rückstellbeaufschlagungsbereich 88 einer unmittelbar benachbarten Auslenkungsmasse sich in Umfangsrichtung überlappen können, jedoch nicht in gegenseitigen Kontakt treten.
Ferner weist vorzugsweise radial innerhalb der jeweiligen Schwenkachse S jede Auslenkungsmasse 14 zweite Rückstellbeaufschlagungsbereiche 92, 94 auf, die sich ebenfalls in Umfangsrichtung auf eine unmittelbar benachbarte Auslenkungsmasse 14 zu erstrecken. Auch die zweiten Rückstellbeaufschlagungsbereiche 92, 94 einer Auslenkungsmasse liegen zueinander axial versetzt, so dass, wie die 17 dies zeigt, ein zweiter Rückstellbeaufschlagungsbereich 94 einer Auslenkungsmasse sich in Umfangsrichtung mit einem zweiten Rückstellbeaufschlagungsbereich 92 einer unmittelbar benachbarten Auslenkungsmasse 14 überlappen kann, diesen jedoch nicht berührt. Weiter ist die Anordnung so, dass ein erster Rückstellbeaufschlagungsbereich 88 einer Auslenkungsmasse 14 und ein bezüglich der Schwenkachse S diametral, also an der anderen Umfangsseite angeordneter zweiter Rückstellbeaufschlagungsbereich 94 derselben Auslenkungsmasse zueinander in der gleichen axialen Ebene liegen, was selbstverständlich auch für das andere Paar jeweiliger erster und zweiter Rückstellbeaufschlagungsbereiche 90, 92 zutrifft. Dies führt dazu, dass bei unmittelbar benachbarten Auslenkungsmassen 14 jeweils der erste Rückstellbeaufschlagungsbereich 90 oder 88 einer Auslenkungsmasse 14 und der zweite Rückstellbeaufschlagungsbereich 92 bzw. 94 der jeweils anderen Auslenkungsmasse in der gleichen axialen Ebene liegen.
Treten Drehschwingungen auf und schwenken die Auslenkungsmassen 14 um ihre jeweiligen Schwenkachsen bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12, so nähern sich, wie die 18 dies verdeutlicht, jeweils ein erster Rückstellbeaufschlagungsbereich 88 einer Auslenkungsmasse und der zugeordnete und in der gleichen axialen Ebene liegende zweite Rückstellbeaufschlagungsbereich 94 der anderen Auslenkungsmasse 14 einander an, bis sie in gegenseitigen Kontakt treten. Ist die Grenzauslenkung erreicht, bei welcher dieser Kontakt entsteht, erzeugt jede Auslenkungsmasse 14 für eine unmittelbar benachbarte Auslenkungsmasse durch den gegenseitigen Anlagekontakt der Rückstellbeaufschlagungsbereich ein Rückstelldrehmoment bzw. eine Rückstellkraft.
Durch die bezüglich einer Längsmittellinie der jeweiligen Auslenkungsmassen 14 symmetrischer Ausgestaltung kann diese Rückstellcharakteristik bei Auslenkung in beiden Richtungen erhalten werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass der axiale Versatz der verschiedenen Rückstellbeaufschlagungsbereiche an den Auslenkungsmassen 14 beispielsweise durch axiales Abkröpfen, grundsätzlich aber auch durch mehrteiligen Aufbau der Auslenkungsmassen erzeugt werden kann. Wie die 16 dies zeigt, können beispielsweise die Rückstellbeaufschlagungsbereiche 90 und 92 an dem Körper 20 der Auslenkungsmasse 14 vorgesehen sein, während die Rückstellbeaufschlagungsbereiche 88, 94 an einem mit dem Körper selbstverständlich drehfest zu verbindenden zusätzlichen Bauteil vorgesehen sein können.
Eine weitere alternative Ausgestaltungsart einer Schwingungsdämpfungseinrichtung 10 ist in den 19 und 20 gezeigt. Bei dieser Ausgestaltungsform sind die Auslenkungsmassen 14' am Auslenkungsmassenträger 12' nicht um eine jeweilige Schwenkachse schwenkbar getragen. Vielmehr erfahren die Auslenkungsmassen 14' bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12' bei Schwingungsanregung eine näherungsweise tangential gerichtete Parallelverschiebung mit gleichzeitiger Bewegung nach radial innen.
Man erkennt in 19, dass im Auslenkungsmassenträger 12' an jeweiligen nach außen greifenden Armabschnitten 96 zu einer jeweiligen die Drehachse A schneidenden Radiallinie vorzugsweise punktsymmetrisch ausgestaltete langlochartige, gekrümmte Öffnungen 98, 100 vorgesehen sind. Jede dieser Öffnungen bildet mit der diese nach radial außen hin begrenzenden Oberfläche eine Führungsbahn 102, 104 mit einem radial außen liegenden Scheitelbereich 106, 108.
In Zuordnung zu jeder Öffnung 98, 100 sind in den Auslenkungsmassen 14' Öffnungen 110, 112 in langlochartiger und gleichermaßen gekrümmter Kontur gebildet. Die diese Öffnungen 110, 112 nach radial innen begrenzenden Oberflächen 114, 116 haben jeweils einen radial innen liegenden Scheitelbereich 118, 120.
In Zuordnung zu jedem Paar von Führungsbahn 102, 114 bzw. 104, 116 ist ein die entsprechenden Öffnungen durchsetzendes Führungselement 122, 124, welches sich gleitend oder/und rollend entlang der jeweiligen Führungsbahn 102, 104, 114, 116 bewegen kann.
Im Rotationsbetrieb wird fliehkraftbedingt eine jeweilige Auslenkungsmasse 14' bei fehlender Umfangsbeschleunigung sich in einer radial möglichst weit außen befindenden Position bezüglichen des Auslenkungsmassenträgers 12' anordnen, so dass unter Ausrichtung der paarweise einander zugeordneten Scheitelbereiche 106, 118 sowie 108, 120 die Führungselemente 122, 124 exakt in diesen Scheitelbereichen positioniert sein werden. Treten Drehschwingungen und mithin Umfangsbeschleunigungen auf, so verlagern sich die Auslenkungsmassen 14' in Umfangsrichtung unter gleichzeitiger Bewegung der Führungselemente 122, 124 aus den Scheitelbereichen heraus. Im Falle der 19 sind durch entsprechende Drehbeschleunigung die Auslenkungsmassen 14' in ihrer Gesamtheit im Uhrzeigersinn bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12' ausgelenkt. Aufgrund der Krümmung der Führungsbahnen tritt bei dieser Auslenkung einer Verlagerung der Auslenkungsmassen 14' und mithin auch von deren Massenschwerpunkte nach radial innen auf.
Bei dieser Ausgestaltungsform einer Schwingungsdämpfungseinrichtung umfasst die Rückstellanordnung 22 bzw. die Rückstellelementenanordnung 24 derselben in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei Auslenkungsmassen 14' am Auslenkungsmassenträger 12' integral ausgebildete Rückstellelemente 26, 28 in Form jeweiliger Rückstellpufferelemente 72. Diese sind beispielsweise aufgrund der Ausgestaltung des Auslenkungsmassenträgers 12' aus Blechmaterial elastisch verformbar, was durch die in 20 erkennbare gekröpfte Ausgestaltung noch unterstützt werden kann. Erreichen die Auslenkungsmassen 14' die in 19 dargestellte Grenzauslenkung, so kommen sie beispielsweise in Anlage am radial äußeren und näherungsweise axial sich erstreckenden Abschnitt 126 der jeweiligen Rückstellelemente 26 bzw. 28, wodurch diese in Umfangsrichtung verformt werden und die bei weiterer Auslenkung der Auslenkungsmassen 14' gleichermaßen zunehmende Rückstellkraft erzeugen.
Wie die 20 dies verdeutlicht, ist es möglich, die Auslenkungsmassen 14' zweiteilig mit zwei in axialer Richtung beidseits eines jeweiligen nach radial außen greifenden Armabschnitts 96 des Auslenkungsmassenträgers 12' liegenden Scheibenteilen 128, 130 auszugestalten, die beispielsweise in ihrem radial äußeren Bereich durch Nietbolzen 132 fest verbunden sind. In jedem der Scheibenteile 128, 130 ist dann jeweils eine Öffnung 110 und eine Öffnung 112 in Umfangsrichtung und in radialer Richtung ausgerichtet mit der entsprechenden Öffnung des anderen Scheibenteils vorgesehen. Die Führungselemente 122, 124 liegen dann mit ihrem in Achsrichtung mittleren Bereich jeweils in den Öffnungen 98, 100 des Auslenkungsmassenträgers 12' und mit dem jeweiligen axialen Endbereich in den Öffnungen 110, 112 der Scheibenteile 128, 130. Um dabei ein Herausfallen der Führungselemente 122, 124 zu vermeiden, können diese mit abgestufter Querschnittsabmessung ausgebildet sein, wobei ein Abschnitt größerer Querschnittsabmessung in den Öffnungen 98, 100 aufgenommen ist, die selbstverständlich entsprechend dimensioniert sind, und die Endabschnitte mit geringerer Querabmessung in den Öffnungen 110, 112 aufgenommen sind, die ebenfalls entsprechend dimensioniert sind.
Weiterhin erkennt man in 20, dass durch die zumindest im radial äußeren Bereich gekröpfte Ausgestaltung der Rückstellpufferelemente 72 eine Wechselwirkung mit den beiden axial in Abstand liegenden Scheibenteilen 128, 130 ermöglicht ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass bei der Ausgestaltung der Schwingungsdämpfungseinrichtung 10 mit dem in den 19 und 20 gezeigten Aufbau durch die Krümmung der Führungsbahnen ein substantieller Einfluss auf die Schwingungscharakteristik genommen werden kann. Hier kann durch zunehmend steiler werdende, also stärker gekrümmte Führungsbahnen mit zunehmendem Abstand zum Scheitelbereich dafür gesorgt werden, dass an der noch weitergehenden Auslenkung verstärkt entgegengewirkt wird. Dieser Effekt kann selbstverständlich kombiniert werden mit der erfindungsgemäß vorzusehenden Rückstellanordnung 22.
Man erkennt in 19 weiter, dass jeweils ein Rückstellpufferelement 72, d. h. ein Rückstellelement 26 oder 28, mit den beiden in Umfangsrichtung beidseits davon liegenden Auslenkungsmassen 14' zusammenwirken kann, so dass auch bei dieser Ausgestaltungsform zwar für jede Auslenkungsmasse 14' ein Paar von Rückstellelementen 26, 28 vorgesehen ist, insgesamt die Anzahl an Rückstellelementen jedoch der Anzahl an Auslenkungsmassen entspricht. Selbstverständlich könnte auch bei dieser Ausgestaltungsform vorgesehen sein, dass einzelnen der Auslenkungsmassen 14' keine Rückstellelemente der Rückstellelementenanordnung 24 zugeordnet sind und diese im Wesentlichen frei schwingen können und beispielsweise lediglich durch die Geometrie der Führungsbahnen hinsichtlich ihrer Schwingungscharakteristik mit zunehmender Auslenkung beeinflusst sind.
Eine weitere Ausgestaltungsform mit als schwenkende Pendel ausgebildeten Auslenkungsmassen 14 ist in 21 gezeigt. Die Rückstellanordnung 22 bzw. die Rückstellelementenanordnung 24 umfasst in Zuordnung zu vorzugsweise jeder Auslenkungsmasse 14 wieder ein Paar von Rückstellelementen 26, 28. Diese sind als elastisch verformbare Bauteile, beispielsweise aufgebaut aus Elastomermaterial, wie z. B. Gummimaterial, ausgebildet und bilden somit jeweilige Rückstellpufferelemente 134 bzw. 136. Dabei kann die geometrische Ausgestaltung so sein, dass, wie beispielsweise anhand eines Rückstellpufferelements 134 erkennbar, dieses mit zwei in Umfangsrichtung beidseits davon liegenden Auslenkungsmassen 14 zusammenwirken kann, während, wie beispielsweise anhand eines Rückstellpufferelements 136 verdeutlicht, dieses nur mit einer unmittelbar benachbarten Auslenkungsmasse 14 zusammenwirken kann. Bei der in 21 dargestellten Ausgestaltungsform kann somit abhängig von der Auslenkungsrichtung der Auslenkungsmassen bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12 aufgrund der Tatsache, dass ein jeweiliges einer Auslenkungsmasse 14 zugeordnetes Paar von Rückstellelementen 26, 28 grundsätzlich einen unterschiedlichen Aufbau aufweist, eine auch von der Auslenkungsrichtung abhängige Rückstellcharakteristik erzielt werden.
Die Rückstellpufferelemente 134 sind dabei als jeweilige nach radial außen greifende Armabschnitte 138 des Auslenkungsmassenträgers außen übergreifende Elastomerelemente ausgebildet, während die Rückstellpufferelemente 136 in jeweilige Aussparungen 140 des Auslenkungsmassenträgers eingesetzte, pfropfenartig ausgebildete Elastomerkörper sind.
Es sei abschließend darauf hingewiesen, dass selbstverständlich die verschiedenen vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsarten der Rückstellelemente der Rückstellelementenanordnung auch beliebig miteinander kombiniert werden können. Weiter sei darauf hingewiesen, dass, abhängig von dem gewünschten Schwingungsverhalten, beispielsweise vorgesehen sein, dass die Auslenkungsmassen 14 bzw. 14' möglichst reibungsfrei ihre Auslenkungsbewegung durchführen können, wozu Lagerungen bzw. Führungselemente mit möglichst geringer Reibung eingesetzt werden sollten. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, Schwingungsenergie durch das Einbringen einer Reibungskomponente zu dissipieren, was auch zu einer Verbreiterung des Frequenzbereichs der an sich zu tilgenden Anregungsordnung beiträgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006028556 A1 [0002]

Claims

Schwingungsdämpfungseinrichtung, insbesondere für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend einen um eine Drehachse (A) drehbaren Auslenkungsmassenträger (12; 12') und wenigstens eine am Auslenkungsmassenträger (12; 12') bezüglich diesem verlagerbar getragene Auslenkungsmasse (14; 14'), wobei bei Auslenkung der wenigstens einen Auslenkungsmasse (14; 14') aus einer Grund-Relativlage bezüglich des Auslenkungsmassenträgers (12; 12') eine Radiallage der wenigstens einen Auslenkungsmasse (14; 14') bezüglich der Drehachse (A) sich verändert, wobei wenigstens einer Auslenkungsmasse (14; 14') eine diese wenigstens in einem Teilbereich ihrer Auslenkungsbewegung in Richtung zu ihrer Grund-Relativlage beaufschlagende Rückstellanordnung (22) zugeordnet ist.
Schwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Auslenkungsmasse (14) an dem Auslenkungsmassenträger (12) um eine zur Drehachse (A) des Auslenkungsmassenträgers (12) exzentrische Schwenkachse (S) schwenkbar getragen ist.
Schwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer Auslenkungsmasse (14') oder/und dem Auslenkungsmassenträger (12') in Zuordnung zu wenigstens einer Auslenkungsmasse (14') wenigstens eine gekrümmte Führungsbahn (102, 104, 114, 116) mit einem Scheitelbereich (106, 108, 118, 120) vorgesehen ist, wobei bei Auslenkung der wenigstens einen Auslenkungsmasse (14') aus der Grund-Relativlage ein Führungselement (122, 124) sich ausgehend vom Scheitelbereich (106, 108, 118, 120) entlang der Führungsbahn (102, 104, 114, 116) bewegt.
Schwingungsdämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellanordnung (22) in Zuordnung zu wenigstens einer Auslenkungsmasse (14; 14') eine Rückstellelementenanordnung (24) umfasst.
Schwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellelementenanordnung (24) in Zuordnung zu der wenigstens einen Auslenkungsmasse (14; 14') vorzugsweise für jede Auslenkungsrichtung wenigstens ein Rückstellelement (26, 28) umfasst.
Schwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellelementenanordnung (24) umfasst: – wenigstens eine Rückstellfeder (30, 34), oder/und – wenigstens eine Fliehkraftrückstellmasse (14), oder/und – wenigstens ein elastisch verformbares Rückstellpufferelement (72, 136, 138).
Schwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rückstellfeder umfasst: – wenigstens eine Blattfedereinheit (30), – wenigstens eine Schraubenfedereinheit (34).
Schwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung um die Drehachse (A) an wenigstens einer Seite der Auslenkungsmasse (14) eine Blattfedereinheit (30) mit ihrem radial inneren Endbereich (32) am Auslenkungsmassenträger (12) getragen ist und sich entlang der Auslenkungsmasse (14) zur Rückstellwechselwirkung mit dieser nach radial außen erstreckt.
Schwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung an wenigstens einer Seite der Auslenkungsmasse (14) eine mit einem Endbereich (36) am Auslenkungsmassenträger (12) getragene und sich nach radial außen oder/und in Umfangsrichtung zur Rückstellwechselwirkung mit der Auslenkungsmasse (14) erstreckende Schraubenfedereinheit (34) vorgesehen ist.
Schwingungsdämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkungsmasse (14) einen ersten Rückstellbeaufschlagungsbereich (88, 90) umfasst, dass die Fliehkraftrückstellmasse (86) einen zweiten Rückstellbeaufschlagungsbereich (92, 94) umfasst und dass bei Auslenkung der Auslenkungsmasse (14) aus der Grund-Relativlage der erste Rückstellbeaufschlagungsbereich (88, 90) in Anlage an dem zweiten Rückstellbeaufschlagungsbereich (92, 94) kommt und eine die Auslenkungsmasse (14) in Richtung Grund-Relativlage beaufschlagende Belastung erfährt.
Schwingungsdämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Fliehkraftrückstellmasse (86) durch eine Auslenkungsmasse (14) bereitgestellt ist.
Schwingungsdämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Rückstellpufferelement (72) mit dem Auslenkungsmassenträger (12) oder einer Auslenkungsmasse (14) integral ausgebildet ist.
Schwingungsdämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Rückstellpufferelement (136, 138) mit elastisch verformbarem Material, vorzugsweise Elastomermaterial, ausgebildet ist.
Schwingungsdämpfungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der Grund-Relativlage höchstens bis zur Hälfte der möglichen Auslenkungsbewegung der wenigstens einen Auslenkungsmasse die Rückstellanordnung die wenigstens eine Auslenkungsmasse nicht in Richtung Grund-Relativlage beaufschlagt.
Drehmomentübertragungsanordnung für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend eine Schwingungsdämpfungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Drehmomentübertragungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungsanordnung ausgebildet ist als: – hydrodynamischer Drehmomentwandler (44), – Fluidkupplung, – Hybridantriebseinheit, – Trockenreibungskupplung; – nasslaufende Reibungskupplung.