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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungstilger insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem um eine Drehachse verdrehbaren Flanschteil und mehreren über den Umfang verteilten, beidseitig des Flanschteils angeordneten und gegenüber diesen relativ verlagerbaren Tilgermassen, wobei jeweils zwei sich axial gegenüberliegende, an jeweils einer Seite des Flanschteils angeordnete Tilgermassen mittels das Flanschteil axial durchgreifender Abstandselemente miteinander zu jeweils einem Tilgermassenpaar verbunden sind, die Tilgermassen eines Tilgermassenpaars jeweils zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete erste Laufbahnen für jeweils einen Wälzkörper aufweisen, die an zu diesen komplementären zweiten Laufbahnen des Flanschteils abwälzen.
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Gattungsgemäße Drehschwingungstilger sind als Fliehkraftpendel oder drehzahladaptive Tilger bekannt. Zur Tilgung von Drehschwingungen insbesondere in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen mit einer Brennkraftmaschine mit Drehungleichförmigkeiten, beispielsweise Dieselmotoren, werden hierzu Flanschteile vorgesehen, die beispielsweise drehschlüssig mit der Kurbelwelle oder einem Ausgangsteil eines Drehschwingungsdämpfers verbunden sind und mehrere über den Umfang verteilte, gegenüber dem Flanschteil relativ begrenzt verlagerbare Tilgermassen aufweisen, die abhängig von der Drehzahl des Flanschteils und damit fliehkraftabhängig radial und in Umfangsrichtung um einen Neutralpunkt pendeln und bei entsprechender Einstellung der Resonanzbedingungen wie Pendellänge, Masse, Schwingwinkel und dergleichen Drehschwingungen im Antriebsstrang tilgen.
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Aus der
DE 102 24 874 A1 ist ein Drehschwingungstilger in Verbindung mit einem Drehschwingungsdämpfer in Form eines Zweimassenschwungrads offenbart, bei dem beidseitig eines Flanschteils Tilgermassen angeordnet sind, wobei die sich axial gegenüber liegenden Tilgermassen jeweils zu einem Tilgermassenpaar verbunden sind. Die Tilgermassenpaare sind gegenüber dem Flanschteil mittels jeweils zwei voneinander in Umfangsrichtung beabstandeter Wälzkörper, die jeweils in einer Laufbahn des Flanschteils und in Laufbahnen der Tilgermassen abwälzen, begrenzt verlagerbar an dem Flanschteil aufgenommen. Art und Form der Laufbahnen geben dabei die Pendellänge und den Schwingwinkel vor. Aufgrund der Überbestimmtheit des kinematischen Systems des Flanschteils und der mittels der Wälzkörper mit diesem verbundenen Tilgermassenpaare, mikroskopisch unebener Laufflächen der Laufbahnen und der Wälzkörper, ungleiche Schwingungsanregung durch Taumelschwingungen des Flanschteils und dergleichen kann das Abrollverhalten der Wälzkörper auf den Laufbahnen gestört werden, so dass phasenweise Rutschzustände resultieren können und die Tilgermassen gegenüber dem Flanschteil verkippen, so dass diese mit dem Flanschteil in Kontakt treten und dabei kratzende oder schnarrende Geräusche verursachen können.
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Um derartige komfortmindernde und verschleißfördernde Kontakte zu vermeiden, werden in der nicht vorveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung Nr. 2009 042 836.4 Maßnahmen vorgeschlagen, die Berührungskontakte mittels Kunststoffelementen vermindern. Hierdurch werden zwar die Geräusche weitgehend gedämmt, das durch die Berührungskontakte bedingte, beeinträchtigte Schwingungsverhalten der Tilgermassen bleibt weiterhin zumindest teilweise beeinträchtigt. Zudem steigen durch Verwendung der Kunststoffelemente die Kosten der Herstellung.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, gattungsgemäße Drehschwingungstilger derart weiterzuentwickeln, dass bei verminderten Herstellkosten Berührungskontakte zwischen Tilgermassen und Flanschteil weitgehend ausgeschlossen werden.
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Die Aufgabe wird durch einen Drehschwingungstilger insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem um eine Drehachse verdrehbaren Flanschteil und mehreren über den Umfang verteilten, beidseitig des Flanschteils angeordneten und gegenüber diesen relativ verlagerbaren Tilgermassen gelöst, wobei jeweils zwei sich axial gegenüberliegende, an jeweils einer Seite des Flanschteils angeordnete Tilgermassen mittels das Flanschteil axial durchgreifender Abstandselemente miteinander zu jeweils einem Tilgermassenpaar verbunden sind, die Tilgermassen eines Tilgermassenpaars jeweils zwei in Umfangrichtung voneinander beabstandete erste Laufbahnen für jeweils einen Wälzkörper aufweisen, die auf zu diesen komplementären zweiten Laufbahnen des Flanschteils abwälzen, und Kontaktflächen zwischen Wälzkörper und Laufbahnen jeweils eines Tilgermassenpaars radial innerhalb eines Schwerpunkts des Tilgermassenpaars angeordnet sind.
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Gemäß dem erfinderischen Gedanken werden die Laufbahnen an dem Flanschteil und an den Tilgermassen nach radial innen verlagert. Hierdurch nehmen in Umfangsrichtung zwar die Abstände zwischen den Ausnehmungen für die Laufbahnen und für den Durchlass der Abstandselemente zur Befestigung der sich axial gegenüber liegenden Tilgermassen zur Bildung von Tilgermassenpaaren ab. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine ausreichende Festigkeit des Flanschteils trotz der vergleichsweise eng beieinander liegenden Ausnehmungen erzielt werden kann. Durch die Verlagerung des Schwerpunkts der Tilgermassenpaare nach radial außen erfolgt eine Selbststabilisierung der Tilgermassenpaare an dem Flanschteil, da die Angriffspunkte der auf die Tilgermassen einwirkenden Fliehkräfte in dem Schwerpunkt zusammenfallen und die im Schwerpunkt wirksame effektive Fliehkraft die Tilgermassenpaare in den Laufbahnen stabilisiert. Auf diese Weise wirken sich Ungleichmäßigkeiten der Laufbahnen, der Wälzkörper, der Masseverteilung der Tilgermassen und ähnliche Materialeinflüsse, die sich selbst im mikroskopischen Maßstab bei einem nicht in dieser Weise selbststabilisierenden Drehschwingungstilger negativ auswirken können, weit weniger aus, so dass vollständig auf Puffer und andere geräusch- und verschleißmindernde Einrichtungen verzichtet werden kann. Infolgedessen wird der Aufbau des vorgeschlagenen Drehschwingungstilgers einfach und kostengünstig in der Herstellung bei gleichzeitig verbessertem Schwingungs- und Geräuschverhalten. Vergleichsweise entspricht dabei ein konventioneller Drehschwingungstilger mit radial innerhalb oder auf gleicher Höhe wie der Schwerpunkt der Tilgermassen angeordneten Laufbahnen einem Pendel mit labilem oder indifferentem Gleichgewicht, während der vorgeschlagene Drehschwingungstilger einem Pendel in einem stabilen Gleichgewicht gleicht, wobei die Pendelmassen wie Tilgermassen nicht gegen die Gewichtskraft sondern gegen die Fliehkraft pendeln.
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Infolge der kreissegmentförmigen Ausbildung der Tilgermassen ist dabei der Schwerpunkt radial zum Innenumfang der Tilgermassen verlagert. Dementsprechend sind die Laufbahnen der Tilgermassen noch weiter nach innen verlagert, beispielsweise im inneren Drittel der radialen Erstreckung der Tilgermassen angeordnet. Beispielsweise kann der Schwerpunkt der Tilgermassen jeweils radial außerhalb einer die beiden Kontaktflächen zwischen Wälzkörper und den ersten Laufbahnen verbindenden ersten Linie vorgesehen sein. Ebenso kann der Schwerpunkt der Tilgermassen jeweils radial außerhalb einer die beiden Kontaktflächen zwischen Wälzkörper und zweiten Laufbahnen verbindenden zweiten Linie vorgesehen sein. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist daher der Schwerpunkt selbst dann außerhalb einer Aufnahme der Tilgermassen an dem Flanschteil angeordnet, wenn beispielsweise im ruhenden Zustand des Flanschteils ohne Fliehkrafteinwirkung sich die radial über dem Drehpunkt des Flanschteils befindlichen Tilgermassen infolge Gewichtskraft radial außen an dem Wälzkörper abstützen. Bei einer erneuten Beschleunigung des Flanschteils tritt dabei sofort eine Stabilisierung der Tilgermassen ohne Durchlauf einer indifferenten oder labilen Lage dieser Tilgermassen durch die entstehende Fliehkraft ein, so dass bereits bei sehr kleinen Drehzahlen ein Anschlag der Tilgermassen am Flanschteil vermieden werden kann.
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Die Tilgermassen sind so ausgestaltet, dass der Schwerpunkt in Umfangsrichtung zwischen den in Umfangsrichtung beabstandeten Laufbahnen eines Tilgermassenpaars vorgesehen ist.
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Idealerweise sind die Tilgermassen zu einem Radialschnitt durch den Schwerpunkt symmetrisch ausgebildet. Die Beabstandung und Verbindung zweier sich axial gegenüberliegenden Tilgermassen zu einem Tilgermassenpaar erfolgt mittels der Abstandselemente, beispielsweise Abstandsbolzen und dergleichen. Zur Durchführung dieser durch das Flanschteil weist dieses entsprechend dem Verlagerungsweg der Tilgermassen gegenüber dem Flanschteil ausgebildete Ausnehmungen aus, so dass harte Anschläge zwischen den Abstandselementen vermieden werden. Alternativ können zwischen diesen und den Begrenzungen der Ausschnitte Dämpfungsmittel zur Ausbildung eines weichen Anschlags vorgesehen sein. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in Umfangsrichtung zwischen den Laufbahnen eines Tilgermassenpaars jeweils zwei in Umfangsrichtung beabstandete und den Schwerpunkt zwischen sich aufnehmende Abstandselemente vorgesehen sind. Hierbei ist der Schwerpunkt vorteilhafterweise radial außerhalb einer durch die Mittelpunkte der Abstandselemente geführten dritten Linie vorgesehen. Speziell bei Anschlägen der Abstandselemente an den Ausnehmungen werden die Tilgermassen zusätzlich durch den radial außerhalb liegenden Schwerpunkt besser stabilisiert als bei innen liegendem Schwerpunkt.
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Die Wälzkörper werden in den Ausnehmungen zur Bildung der Laufbahnen der Tilgermassen verliergesichert, indem an den dem Flanschteil abgewandten Seiten der Tilgermassen Verliersicherungen für diese vorgesehen sind. Diese können durch Deckbleche gebildet sein, die mit gegenüber den Öffnungsflächen der Laufbahnen verengten Öffnungsflächen versehen sind oder keine Öffnungen aufweisen. Die Deckbleche können aus Blech gebildet sein, so dass die Tilgermassenpaare ausschließlich aus Metall gebildet sind. Besonders vorteilhaft kann eine Materialverformung beispielsweise als angeformte Nase in der Außenfläche der Tilgermasse sein, die die Wälzkörper axial vor Auswandern sichern. Auf diese Weise kann die Teileanzahl weiterhin verringert werden, so dass ein selbststabilisiertes und mit einer Verliersicherung versehenes Tilgermassenpaar aus lediglich sechs Teilen – zwei Tilgermassen, zwei Wälzkörpern und zwei Abstandshaltern gebildet werden kann.
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Die Aufgabe wird weiterhin durch einen Drehschwingungsdämpfer mit zwei gegeneinander entgegen der Wirkung von in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeichern relativ verdrehbaren Dämpferteilen gelöst, der mit den vorgeschlagenen Drehschwingungstilgern ausgebildet ist, wobei eines der beiden Dämpferteile, ein Eingangsteil oder ein Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers das Flanschteil des Drehschwingungstilgers bildet. Durch die Kombination von Drehschwingungstilger und Drehschwingungsdämpfer wird eine besonders vorteilhafte Schwingungsdämpfungseinrichtung gebildet. Der Drehschwingungsdämpfer kann beispielsweise ein Zweimassenschwungrad sein, wobei das Flanschteil bevorzugt aus dem mit der sekundären Schwungmasse verbundenen Dämpferteil zur Beaufschlagung der Energiespeicher wie Bogenfedern gebildet ist. Dabei kann das Flanschteil nach radial außen erweiterte Arme aufweisen, die ausgangsseitig die Stirnseiten der Bogenfedern in Umfangsrichtung beaufschlagen.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 einen Teilschnitt durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Drehschwingungstilger nach dem Stand der Technik,
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2 eine Ansicht des Drehschwingungstilgers der 1,
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3 eine Explosionsdarstellung des Drehschwingungstilgers der 1 und 2,
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4 eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Drehschwingungstilgers.
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Die 1 zeigt die obere Hälfte einer um eine Drehachse 2 angeordneten Drehmomentübertragungseinrichtung 1, die in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine und einem ebenfalls nicht dargestellten Getriebe angeordnet ist. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 1 umfasst ein Zweimassenschwungrad 3, an dessen sekundärer Schwungmasse 4 der Drehschwingungstilger 5 in Funktion eines Fliehkraftpendels angeordnet ist. Der Drehschwingungstilger 5 ist nach dem Stand der Technik ausgebildet und soll den typischen Aufbau und die Funktion derartiger Drehschwingungstilger sowie deren beispielsweise Verwendung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs des in 5 in Teilansicht dargestellten erfindungsgemäßen Drehschwingungstilgers 5a näher erläutern.
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Die sekundäre Schwungmasse 4 nimmt zudem eine Reibungskupplung 6 auf, die als Dreischeibenkupplung ausgebildet ist. Durch diese Ausbildung baut die Reibungskupplung 6 bei hohem übertragbarem Moment verglichen mit einer Zweischeibenkupplung radial kleiner, so dass der Drehschwingungstilger 5 axial benachbart zu den Energiespeichern 7 des Zweimassenschwungrads 3 annähernd auf gleicher radialer Höhe angeordnet werden kann. Alternativ können Drehschwingungstilger radial innerhalb der Energiespeicher 7 angeordnet werden. Infolge der axial parallelen Anordnung ist das Flanschteil 8 des Drehschwingungstilgers 5 als Ringteil 9 ausgebildet und mittels über den Umfang verteilter Nieten 10 an der Reibungskupplung 6 aufgenommen. Dabei ist die Teilung der Nieten 10 über den Umfang so abgestimmt, dass diese synchron zum Lochkreis der Reibungskupplung 6 sind. Dabei können die Nieten 10 gleichzeitig zur Vernietung der Reibungskupplung 6 mit der sekundären Schwungmasse 4 eingesetzt werden. Alternativ hierzu können die Nieten 10 über den Umfang benachbart zur Vernietung der Reibungskupplung 6 mit der sekundären Schwungmasse 4 in separaten Befestigungslöchern der sekundären Schwungmasse vernietet werden. Durch die Vorgabe des Lochkreises der Reibungskupplung 6 sind die beidseitig des Flanschteils 8 angeordneten Tilgermassen 11 an diesem so angeordnet, dass die in den Tilgermassen 11 und in dem Flanschteil 8 vorgesehenen Laufbahnen in den Lochkreis eingepasst werden. Bei Verwendung von sechs Nieten 10 resultiert daher eine Aufteilung in drei oder sechs Tilgermassenpaare 12, die jeweils durch zwei axial gegenüberliegende Tilgermassen 11 gebildet werden.
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2 zeigt den Drehschwingungstilger 5 in Ansicht. Das als Ringteil 9 ausgebildete Flanschteil 8 nimmt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel sechs über den Umfang verteilte Tilgermassenpaare 12 auf, die jeweils aus zwei axial gegenüberliegenden Tilgermassen 11 gebildet werden. Zwischen den Tilgermassenpaaren 12 sind die axial ausgerichteten Niete 10 vorgesehen, die mit der sekundären Schwungmasse 4 (1) vernietet werden, so dass die Vernietung des Fliehkraftpendels auf radial gleicher Höhe wie die Aufnahme der Tilgermassenpaare 12 auf dem Flanschteil 8 erfolgt. Auf diese Weise kann ein Drehschwingungstilger 5 mit geringem radialen Bauraumbedarf vorgeschlagen werden. Die Niete 10 können Ringscheiben 14 aufweisen, die als Anschlagpuffer 15 dienen können, und aus elastischem Material wie Gummi, Kautschuk wie HNBR, NBR oder dergleichen gefertigt sein können.
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3 zeigt den Drehschwingungstilger 5 in Explosionsdarstellung mit dem Flanschteil 8, den Nieten 10 mit den Ringscheiben 14 und den Tilgermassen 11 und Abstandselemente 16 wie Abstandsbolzen, mittels derer die axial gegenüberliegenden Tilgermassen 11 miteinander verbunden sind. Die dadurch gebildeten Tilgermassenpaare 12 (2) werden an dem Flanschteil 8 begrenzt verschwenkbar aufgenommen. Hierzu wälzen die als Zylinderrollen 17 ausgebildeten Wälzkörper 13 auf den durch Ausschnitte in den Tilgermassen 11 und im Flanschteil gebildeten Laufbahnen 18, 19 ab. Zwischen den Ausschnitten ist dabei eine einzige Öffnung 20 für die Abstandselemente 16 vorgesehen. Die Abstandselemente 16 können daher enger zueinander angeordnet werden, so dass die Öffnung 20 weniger Bauraum erfordert als mehrere Einzelöffnungen wodurch die Ausschnitte der Laufbahnen 18 näher zueinander angeordnet werden können und damit die Anzahl der über den Umfang anordenbaren Tilgermassen 11 erhöht werden kann.
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Die Abstandselemente 16 nehmen zwischen sich den Anschlagpuffer 21 auf, der alternativ oder zusätzlich zu den Ringscheiben eingesetzt und aus demselben Material gebildet sein kann. Bei einer zusätzlichen Anordnung kann beispielsweise mehrstufiges Anschlagverhalten erzielt werden. Die Beabstandung der Tilgermassen 11 von dem Flanschteil 8 erfolgt durch die Deckscheiben 22.
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4 zeigt den erfindungsgemäßen Drehschwingungstilger 5a, der den Drehschwingungstilger 5 der 1 bis 3 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ersetzen kann und auch für weitere Ausführungsbeispiele geeignet ist, in Teilansicht. Nach dem erfinderischen Gedanken ist der Schwerpunkt S der Tilgermassen 11a radial außerhalb der Laufbahnen 18a des Flanschteils 8a und den verdeckten und daher nur gestrichelt dargestellten Laufbahnen 19a der Tilgermassen 11a angeordnet. Durch die Positionierung der mittels der Wälzkörper 13a aufeinander abwälzenden Laufbahnen 18a, 19a radial innerhalb des Schwerpunkts S werden die aus den Tilgermassen 11a gebildeten Tilgermassenpaare 12a unter Fliehkrafteinwirkung bei sich um die Drehachse 2 (1) drehendem Flanschteil 8a aufeinander selbstständig stabilisiert, so dass die Kontaktierungen der Tilgermassen 11a mit dem Flanschteil 8a praktisch vollständig unterbunden werden können.
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Dabei ergibt sich der Schwerpunkt S im Wesentlichen aus der Form der Tilgermassen 11a. Die Laufbahnen 18a, 19a werden daher so nach innen verlagert, dass sowohl die zwischen den radial äußeren Kontaktflächen 29 der im Flanschteil angeordneten Laufbahnen 18a gezogene erste Linie 23 als auch die zwischen den radial inneren Kontaktflächen 30 der der in den Tilgermassen 11a vorgesehenen Laufbahnen gezogene zweite Linie 24 radial innerhalb des Schwerpunkts S liegt. Auf diese Weise wird selbst bei stehendem Flanschteil 8a für ein infolge der Gewichtskraft sich nach innen über die Laufbahn 19a abstützendes Tilgermassenpaar 12a ein stabiles Pendelgleichgewicht beim Anfahren des Flanschteils 8a erzielt, indem dieses durch den radial außerhalb der Laufbahnen 19a vorgesehenen Schwerpunkt S selbststabilisierend gelagert ist.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist selbst die die Mittelpunkte 25 der Abstandselemente 16a, die das Flanschteil 8a axial durchgreifen, verbundende dritte Linie 26 radial innerhalb des Schwerpunkts S angeordnet, so dass die Tilgermassen 11a auch bei einem Anstoßen der Abstandselemente 16a an den in dem Flanschteil 8a zur Durchführung dieser vorgesehenen Ausschnitte durch die auf den Schwerpunkt S wirkende Fliehkraft stabilisiert werden.
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Infolge der symmetrischen Ausbildung der Tilgermassen 11a zu der Linie 27 liegt der Schwerpunkt S auf der Linie 27.
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Das Flanschteil 8a weist als ausgangsseitiges Flanschteil eines Zweimassenschwungrads mit radial außerhalb der Tilgermassen 11a angeordneten Energiespeichern radial erweiterte Arme 28 zur Beaufschlagung dieser auf. Die Tilgermassen weisen eine angeformte wie angeprägte Nase 31 auf, die als Verliersicherung 32 für die Wälzkörper 13a dient. Dadurch kann ein Tilgermassenpaar 12a vollständig aus Metall und nur aus zwei Tilgermassen 11a, den Abstandselementen 16a und den Wälzkörpern 13a gebildet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomentübertragungseinrichtung
- 2
- Drehachse
- 3
- Zweimassenschwungrad
- 4
- Schwungmasse
- 5
- Drehschwingungstilger
- 5a
- Drehschwingungstilger
- 6
- Reibungskupplung
- 7
- Energiespeicher
- 8
- Flanschteil
- 8a
- Flanschteil
- 9
- Ringteil
- 10
- Niet
- 11
- Tilgermasse
- 11a
- Tilgermasse
- 12
- Tilgermassenpaar
- 12a
- Tilgermassenpaar
- 13
- Wälzkörper
- 13a
- Wälzkörper
- 14
- Ringscheibe
- 15
- Anschlagpuffer
- 16
- Abstandselement
- 16a
- Abstandselement
- 17
- Zylinderrolle
- 18
- Laufbahn
- 18a
- Laufbahn
- 19
- Laufbahn
- 19a
- Laufbahn
- 20
- Öffnung
- 21
- Anschlagpuffer
- 22
- Deckscheibe
- 23
- Linie
- 24
- Linie
- 25
- Mittelpunkt
- 26
- Linie
- 27
- Linie
- 28
- Arm
- 29
- Kontaktfläche
- 30
- Kontaktfläche
- 31
- Nase
- 32
- Verliersicherung
- S
- Schwerpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10224874 A1 [0003]
- DE 2009042836 [0004]
