DE102011014941A1

DE102011014941A1 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102011014941A1
Application number: DE201110014941
Authority: DE
Inventors: Andreas Henn; Hartmut Mende
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit zwei um eine gemeinsame Drehachse gegeneinander verdrehbaren Drehmomentübertragungsteilen und einer über zumindest einen Teil eines Verdrehwinkels dieser wirksam angeordneten mehrstufigen Federeinrichtung. Um einen derartigen Drehschwingungsdämpfer mit einer höheren Kapazität der Federeinrichtung und damit höherem übertragbarem Moment ausbilden zu können, ist zwischen den Drehmomentübertragungsteilen eine erste Dämpferstufe aus in einem Ringraum aufgenommenen befetteten, über den Umfang angeordneten Bogenfedern gebildet und radial innerhalb der ersten Dämpferstufe eine zweite, mit trocken betriebenen Druckfedern bestückte, mehrstufige Dämpferstufe der ersten Dämpferstufe parallel geschaltet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit zwei um eine gemeinsame Drehachse gegeneinander verdrehbaren Drehmomentübertragungsteilen und einer über zumindest einen Teil eines Verdrehwinkels dieser wirksam angeordneten mehrstufigen Federeinrichtung.
Derartige Drehschwingungsdämpfer sind beispielsweise als Zweimassenschwungräder, bei dem die Drehmomentübertragungsteile ein Eingangsteil mit einer Primärschwungmasse und ein Ausgangsteil mit einer Sekundärschwungmasse bilden, Kupplungsscheibendämpfer mit einem Reibbeläge tragenden Eingangsteil und eine Nabe enthaltenden Ausgangsteil, Riemenscheibendämpfer und dergleichen bekannt.
Aus der DE 30 47 039 A1 ist ein Drehschwingungsdämpfer in einem hydrodynamischen Drehmomentwandler in Form einer zweistufigen Drehschwingungsdämpfereinheit mit zwei auf kleinem Durchmesser in Reihe geschalteten Dämpferstufen bekannt. Die Dämpferstufen enthalten mehrere Druckfedern unterschiedlicher Kapazität und weisen eine geringe Kapazität der Federeinrichtung auf. Aus der US 2004/0216979 A1 ist ein Drehschwingungsdämpfer in einem hydrodynamischen Drehmomentwandler bekannt, der mehrere parallel zueinander geschaltete, auf unterschiedlichen Durchmessern angeordnete Druckfedern einer Federeinrichtung aufweist, wobei ausschließlich Druckfedern verwendet werden und die Druckfedern geringer Kapazität außerhalb der Druckfedern mit größerer Kapazität angeordnet sind.
Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Drehschwingungsdämpfers mit großer Kapazität und hoher Isolationswirkung gegenüber Drehschwingungen und mit hohem übertragbarem Moment.
Die Aufgabe wird durch einen Drehschwingungsdämpfer mit zwei um eine gemeinsame Drehachse gegeneinander verdrehbaren Drehmomentübertragungsteilen und einer über zumindest einen Teil eines Verdrehwinkels dieser wirksam angeordneten mehrstufigen Federeinrichtung gelöst, wobei zwischen den Drehmomentübertragungsteilen einen erste Dämpferstufe aus in einem Ringraum aufgenommenen befetteten, über den Umfang angeordneten Bogenfedern gebildet ist und radial innerhalb der ersten Dämpferstufe eine zweite, mit trocken betriebenen Druckfedern bestückte mehrstufige Dämpferstufe der ersten Dämpferstufe parallel geschaltet ist. Durch die Zuschaltung einer permanent über den Verdrehwinkel wirksamen, an dem Außenumfang und damit mit großer Kapazität auslegbaren ersten Dämpferstufe in Form eines nass betriebenen Bogenfederdämpfers kann der zweiten, mehrstufigen Dämpferstufe eine hohe Federkapazität überlagert werden.
Zur Darstellung der zweiten Dämpferstufe hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn diese mehrere, bevorzugt zwei mittels eines Zwischenflansches hintereinander geschaltete Druckfedergruppen enthält. Um über einen Verdrehwinkel der Drehmomentübertragungsteile, beispielsweise ein Eingangs- und ein Ausgangsteil mit Primär- beziehungsweise Sekundärmasse zur Ausbildung eines Zweimassenschwungrads, eine mehrstufige wie zweistufige Kennlinie der Federsteifigkeit beziehungsweise Federkapazität zu erhalten, können die mittels des Zwischenflansches getrennten Druckfedergruppen Druckfedern unterschiedlicher Steifigkeit enthalten. Beispielsweise kann hierzu bei Eintrag eines Drehmoments in das Eingangsteil zuerst eine flache und bei größeren Verdrehwinkeln eine steiler ansteigende Kennlinie vorgesehen werden.
Der Drehschwingungsdämpfer ist gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel bevorzugt aus Blechteilen wie Scheibenteilen hergestellt, die entsprechend gestanzt und umgeformt sind. Beispielsweise kann ein als Eingangsteil ausgebildetes Drehmomentübertragungsteil aus Blechteilen geformt und an dessen Außenumfang einen beispielsweise aus zwei Scheibenteilen geformten Ringraum aufweisen. Je nach Ausführung des zweiten Drehmomentübertragungsteils als Ausgangsteil kann dieses ein Flanschteil aufweisen, das radial in den Ringraum eingreift und Beaufschlagungsbereiche für die Bogenfedern aufweist. Zugleich können an diesem Beaufschlagungsbereiche für die ausgangsseitige Beaufschlagung von Druckfedern an diesem Flanschteil vorgesehen sein. Das Flanschteil kann direkt auf nachfolgende Elemente Moment übertragen oder mit einer zu dem Drehmomentübertragungsteil gehörigen sekundären Schwungmasse verbunden sein.
Der Zwischenflansch kann als Scheibenteil axial benachbart und im Wesentlichen parallel zu dem Flanschteil radial angeordnet sein und auf einem der Drehmomentübertragungsteile, beispielsweise dem Ausgangsteil verdrehbar gelagert und zentriert sein.
Um die Bogenfedern der ersten Dämpferstufe über Lebensdauer unter gleichbleibend befetteten Bedingungen betreiben zu können, ist der radial nach innen offene Ringraum gegenüber der zweiten Dämpferstufe mittels einer Dichtungseinrichtung abgedichtet. Die Dichtungseinrichtung kann dabei unter Berücksichtigung des eingreifenden Flanschteils eingerichtet sein, indem diese aus jeweils einer zwischen einer Seite des Flanschteils und einer Wandung des Ringraums angeordneten Dichtmembran gebildet ist.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel erfolgt die Beaufschlagung der Bogenfern und Druckfedern der Federeinrichtung, indem erste Beaufschlagungsbereiche eines ersten Drehmomentübertragungsteils, beispielsweise eines Eingangsteils zur Beaufschlagung erster Stirnseiten der Bogenfedern und erster Stirnseiten der Druckfedern der ersten Druckfedergruppe axial voneinander beabstandet und zweite Beaufschlagungsbereiche eines zweiten Drehmomentübertragungsteils, beispielsweise einem Ausgangsteil zur Beaufschlagung zweiter Stirnseiten der Bogenfedern und zweiter Stirnseiten der Druckfedern der zweiten Druckfedergruppe sowie dritte und vierte Beaufschlagungsbereiche des Zwischenflansches zur Beaufschlagung zweiter Stirnseiten der Druckfedern der ersten Druckfedergruppe und erster Stirnseiten der Druckfedern der zweiten Druckfedergruppe axial zwischen den ersten Beaufschlagungsbereichen angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine axial flache Ausbildung des Drehschwingungsdämpfers erzielt, wobei der Zwischenflansch ohne wesentlichen Bauraumanspruch zwischen den axialen Bauraumbedarf des Ringraums integriert werden kann.
Durch die Anordnung der beiden Dämpferstufen mit seriell mehrstufigen Druckfedergruppen und radial außerhalb angeordneten permanent parallel zu diesen geschalteten Bogenfedern kann eine besonders hohe Federkapazität und ein hohes übertragbares Moment erzielt werden, wobei sich die Gesamtkapazität C(ges) der Federeinrichtung aus der Kapazität C(B) der Bogenfedern und den Kapazitäten C(D1), C(D2) der Druckfedern nach folgendem Zusammenhang ergibt: C(ges) = C(B) + C(D1)·C(D2)/(C(D1) + C(D2))
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Prinzipschaltbild eines Drehschwingungsdämpfers mit aus Druck- und Blockfedern kombinierter Federeinrichtung,
2 einen Schnitt durch eine konstruktive Ausführung des Drehschwingungsdämpfers der 1,
3 eine Teilansicht des Drehschwingungsdämpfers der 2 und
4 eine weitere, dem Drehschwingungsdämpfer der 2 ähnliche Ausführungsform eines Drehschwingungsdämpfers im Teilschnitt.
1 zeigt das Prinzipschaltbild des Drehschwingungsdämpfers 1 mit dem ersten als Eingangsteil ausgebildeten Drehmomentübertragungsteil 2, das beispielsweise Drehmoment von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine aufnimmt, und mit dem zweiten als Ausgangsteil ausgebildeten Drehmomentübertragungsteil 3, welches das eingeleitete Drehmoment wieder auf ein nachfolgendes Bauteil, beispielsweise eine Getriebeeingangswelle oder dergleichen überträgt. Zur Ausübung der Funktion der Drehschwingungsdämpfung ist zwischen den Drehmomentübertragungsteilen 2, 3 die über den Verdrehweg dieser wirksame Federeinrichtung 4 vorgesehen, der eine Reibeinrichtung über zumindest einen Teil des Verdrehwegs parallel geschaltet sein kann. Die Federeinrichtung 4 ist durch die Dämpferstufen 5, 6 gebildet, wobei die Dämpferstufe 5 über den Umfang verteilte, in einem befetteten Ringraum untergebrachte und damit nass betriebene Bogenfedern 7 enthält und wirksam zwischen den Drehmomentübertragungsteilen 2, 3 wirksam angeordnet ist. In gleicher Weise zwischen den Drehmomentübertragungsteilen 2, 3 ist die Dämpferstufe 6 und damit parallel zu der Dämpferstufe 5 angeordnet. Im Unterschied zur Dämpferstufe 5 weist die Dämpferstufe 6 allerdings trocken betriebene Druckfedergruppen 8, 9 mit Druckfedern 10, 11 mit bevorzugt unterschiedlichen Steifigkeiten auf, die in Serie geschaltet sind und damit eine insgesamt zweistufige Kennlinie des Drehschwingungsdämpfers 1 über den Verdrehweg der Drehmomentübertragungsteile 2, 3 ausbilden. Zwischen den Druckfedern 10, 11 ist zur Aufnahme und Führung dieser der Zwischenflansch 12 vorgesehen, so dass die Druckfedern 10 von dem Drehmomentübertragungsteil 2 und dem Zwischenflansch 12 und die Druckfedern 11 von dem Zwischenflansch 12 und dem Drehmomentübertragungsteil 3 beaufschlagt werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn hierbei zwei bis vier Bogenfedern 7 und jeweils zwei oder drei Druckfedern 10, 11 der beiden Druckfedergruppen 8, 9 über den Umfang verteilt werden.
2 zeigt eine konstruktive Ausgestaltung des um die Drehachse x verdrehbaren Drehschwingungsdämpfers 1 der 1 mit aus Blech hergestellten Formteilen im Teilschnitt. Das Drehmomentübertragungsteil 2 bildet eine primäre Schwungmasse eines Zweimassenschwungrads mit den beiden den Ringraum 13 bildenden Scheibenteilen 14, 15, in dem die Bogenfedern 7 am Außenumfang befettet untergebracht sind. Zur eingangsseitigen Beaufschlagung der Bogenfedern 7 weisen die Scheibenteile 14, 15 eingeformte, axial beabstandete Beaufschlagungsbereiche 16, 17 auf. Das Drehmomentübertragungsteil 3 ist ohne sekundäre Schwungmasse dargestellt und enthält zur ausgangsseitigen Beaufschlagung der Bogenfedern 7 das mit der sekundären Schwungmasse beispielsweise mittels Nieten oder über die Nabe 20 verbundene Flanschteil 18, das den Ringraum 13 radial durchgreift und die axial zwischen den Beaufschlagungsbereichen 16, 17 geführten Beaufschlagungsbereiche 19 bildet.
Die Drehmomentübertragungsteile 2, 3 sind gegeneinander um die Drehachse x entgegen der Wirkung der Bogenfedern 7 und der ineinander geschachtelten Druckfedern 10 der Druckfedergruppe 8 sowie der auf demselben Durchmesser und in Umfangsrichtung versetzt angeordneten, in diesem Schnitt nicht einsehbaren Druckfedern 11 der Druckfedergruppe 9 (1) verdrehbar. In radiale Richtung benachbart zum Flanschteil 18 und auf der Nabe 20 des Drehmomentübertragungsteils 3 zentriert ist der Zwischenflansch 12 vorgesehen, der für die Druckfedern 10 ausgangsseitig Beaufschlagungsbereiche 22 aufweist, während die Druckfedern eingangsseitig von dem Drehmomentübertragungsteil 2 beaufschlagt werden.
Um das in den Ringraum 13 eingebrachte Fett vor Verschmutzung und Auslaufen zu schützen, ist zwischen den Wandungen 23, 24 der Scheibenteile 14, 15 und dem Flanschteil 18 zur Bildung der Dichtungseinrichtung 15 beidseitig eine Dichtmembran 26 vorgesehen, die beispielsweise an den Wandungen 23, 24 oder an dem Flanschteil 18 befestigt sein kann.
3 zeigt schematisch den Drehschwingungsdämpfer 1 der 2 in Teilansicht mit den zwischen den Drehmomentübertragungsteilen 2, 3 wirksamen Dämpferstufen 5, 6 der Federeinrichtung 4. Die Bogenfedern 7 der Dämpferstufe 5 sind – gegebenenfalls abgesehen von einem geringen Freiwinkel wie Leerlaufwinkel – über den gesamten Verdrehwinkel der Drehmomentübertragungsteile 2, 3 permanent wirksam und werden von den Beaufschlagungsbereichen 16, 19 ein- und ausgangsseitig beaufschlagt. Die Dämpferstufe 6 ist aus den Druckfedergruppen 8, 9 mit über den Umfang abwechselnd angeordneten Druckfedern 10, 11, von denen jeweils nur eine dargestellt ist, gebildet. Zur Darstellung einer zweistufigen Kennlinie sind die Druckfedern 10, 11 mit unterschiedlicher Steifigkeit ausgebildet. In speziellen Ausführungsformen können zur Darstellung einer einstufigen Kennlinie die Druckfedern 10, 11 mit gleicher Steifigkeit beziehungsweise Kapazität ausgebildet sein. Zusammengenommen werden die Druckfedern 10, 11 parallel zu den Bogenfedern 7 geschaltet und durch die Beaufschlagungsbereiche 22, 27 ausgangsseitig beaufschlagt. Durch die serielle Anordnung der Druckfedergruppen 8, 9 und die Anordnung des Zwischenflansches 12 unterscheidet sich die Beaufschlagung der Druckfedern 10, 11. Die Druckfedern 10 werden von den Beaufschlagungsbereichen 22 eingangsseitig und ausgangsseitig von den Beaufschlagungsbereichen 21 und die Druckfedern 11 eingangsseitig von den Beaufschlagungsbereichen 28 des Zwischenflansches 12 und ausgangsseitig von den Beaufschlagungsbereichen 27 des Drehmomentübertragungsteils 3 beaufschlagt.
4 zeigt einen Teilschnitt durch einen gegenüber dem Drehschwingungsdämpfer 1 der 2 mit geänderten Scheibenteilen 14a, 15a versehenen Drehschwingungsdämpfer 1a. Aus 4 wird der Aufbau der Dichteinrichtung 25 mit den Dichtmembranen 26 deutlich, die den Ringraum 13 mit dem eingepressten Fettvolumen 29 zwischen den Wandungen 23, 24 und den Seitenflächen des Flanschteils 18 abdichten. Die Dichtmembranen 26 sind jeweils radial innerhalb ihrer Dichtflächen mittels Nieten 30 mit dem Flanschteil 18 vernietet und mit Vorspannung gegen die Wandungen 23, 24 vorgespannt.
Bezugszeichenliste

1: Drehschwingungsdämpfer
1a: Drehschwingungsdämpfer
2: Drehmomentübertragungsteil
3: Drehmomentübertragungsteil
4: Federeinrichtung
5: Dämpferstufe
6: Dämpferstufe
7: Bogenfeder
8: Druckfedergruppe
9: Druckfedergruppe
10: Druckfeder
11: Druckfeder
12: Zwischenflansch
13: Ringraum
14: Scheibenteil
14a: Scheibenteil
15: Scheibenteil
15a: Scheibenteil
16: Beaufschlagungsbereich
17: Beaufschlagungsbereich
18: Flanschteil
19: Beaufschlagungsbereich
20: Nabe
21: Beaufschlagungsbereich
22: Beaufschlagungsbereich
23: Wandung
24: Wandung
25: Dichtungseinrichtung
26: Dichtmembran
27: Beaufschlagungsbereich
28: Beaufschlagungsbereich
29: Fettvolumen
30: Niet
x: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3047039 A1 [0003]
US 2004/0216979 A1 [0003]

Claims

Drehschwingungsdämpfer (1) mit zwei um eine gemeinsame Drehachse (x) gegeneinander verdrehbaren Drehmomentübertragungsteilen (2, 3) und einer über zumindest einen Teil eines Verdrehwinkels dieser wirksam angeordneten mehrstufigen Federeinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Drehmomentübertragungsteilen (2, 3) eine erste Dämpferstufe (5) aus in einem Ringraum (13) befettet aufgenommenen, über den Umfang angeordneten Bogenfedern (7) gebildet ist und radial innerhalb der ersten Dämpferstufe (5) eine zweite, mit trocken betriebenen Druckfedern (10, 11) bestückte Dämpferstufe (6) der ersten Dämpferstufe (5) parallel geschaltet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dämpferstufe (6) zwei mittels eines Zwischenflansches (12) hintereinander geschaltete Druckfedergruppen (8, 9) enthält.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels des Zwischenflansches (12) getrennten Druckfedergruppen (8, 9) Druckfedern (10, 11) unterschiedlicher Steifigkeit enthalten.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (13) gegenüber der zweiten Dämpferstufe (6) mittels einer Dichtungseinrichtung (25) abgedichtet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenflansch (12) auf einem der Drehmomentübertragungsteile (3) verdrehbar gelagert und zentriert ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der beiden Drehmomentübertragungsteile (2) radial außen der Ringraum (13) ausgebildet ist und das andere Drehmomentübertragungsteil (3) ein Flanschteil (18) mit radial in den Ringraum (13) eingreifenden Beaufschlagungsbereichen (19) für die Bogenfedern (7) aufweist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungseinrichtung (25) aus jeweils einem zwischen einer Seite des Flanschteils (18) und einer Wandung (23, 24) des Ringraums (13) angeordneten Dichtmembran (26) gebildet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass erste Beaufschlagungsbereiche (16, 17, 22) eines ersten Drehmomentübertragungsteils (2) zur Beaufschlagung erster Stirnseiten der Bogenfedern (7) und erster Stirnseiten der Druckfedern (10) der ersten Druckfedergruppe (8) axial voneinander beabstandet und zweite Beaufschlagungsbereiche (19, 27) eines zweiten Drehmomentübertragungsteils (3) zur Beaufschlagung zweiter Stirnseiten der Bogenfedern (7) und zweiter Stirnseiten der Druckfedern (11) der zweiten Druckfedergruppe (9) sowie dritte und vierte Beaufschlagungsbereiche (21, 28) des Zwischenflansches (12) zur Beaufschlagung zweiter Stirnseiten der Druckfedern (10) der ersten Druckfedergruppe (8) und erster Stirnseiten der Druckfedern (11) der zweiten Druckfedergruppe (9) axial zwischen den ersten Beaufschlagungsbereichen (16, 17, 22) angeordnet sind.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gesamtkapazität C(ges) der Federeinrichtung (4) aus der Kapazität C(B) der Bogenfedern (7) und den Kapazitäten C(D1), C(D2) der Druckfedern (10, 11) nach folgendem Zusammenhang ergibt: C(ges) = C(B) + C(D1)·C(D2)/(C(D1) + C(D2))