DE102011084142A1 - Drehzahladaptive Torsionsschwingungsdämpferanordnung - Google Patents

Drehzahladaptive Torsionsschwingungsdämpferanordnung Download PDF

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DE102011084142A1
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Patrick Kuhl
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/16Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using a fluid or pasty material
    • F16F15/161Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using a fluid or pasty material characterised by the fluid damping devices, e.g. passages, orifices

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Abstract

Es wird eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung für einen rotierbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, mit einer Primärseite und einer Sekundärseite sowie einer Dämpferfluidanordnung, wobei die Sekundärseite gegen die Wirkung der Dämpferfluidanordnung um eine Drehachse der Torsionsschwingungsdämpferanordnung relativ zu der Primärseite drehbar ist und die Dämpferfluidanordnung mindestens zwei Fluidräume zum Aufnehmen eines Dämpfungsfluid umfasst, wobei jeder Fluidraum eine erste mit der Primärseite verbundene Begrenzung des Fluidraums und eine zweite mit der Sekundärseite verbundene Begrenzung umfasst, so dass ein jeweiliges Volumen des jeweiligen Fluidraums mittels der Relativbewegung der Sekundärseite relativ zu der Primärseite derart veränderbar ist, dass ein erstes Volumen eines ersten Fluidraums und ein zweites Volumen eines zweiten Fluidraums entgegengesetzt zueinander veränderbar und zum regelbaren Austausch von Fluid mittels einer Durchflussregelungsvorrichtung miteinander verbunden sind. Die Durchflussregelungsvorrichtung umfasst eine Fliehkraft-geregelte Durchflussregelung zum Regeln des Austauschs von Fluid bei einer Rotation der Torsionsschwingungsdämpferanordnung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung, insbesondere eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung für einen rotierbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Torsionsschwingungsdämpferanordnungen finden üblicherweise Anwendung in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, um dort auftretende Drehungleichförmigkeiten, insbesondere in Form von Torsionsschwingungen, zu reduzieren oder sogar zu beseitigen.
  • Derartige Drehungleichförmigkeiten treten üblicherweise in rotierenden Antriebssträngen von angetriebenen Maschinen, insbesondere in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor, auf und werden unter anderem durch eine zyklische Verbrennung verursacht. Diese bewirkt eine ungleichförmige Arbeitsweise des Antriebs, sodass ein erzeugtes Antriebsmoment der Verbrennungsmotoren nicht gleichförmig sondern stark schwankend mit teilweise erheblichen Drehmomentschwankungen an einen gekoppelten Antriebsstrang abgegeben wird. Insbesondere Gas- und Massenkräfte innerhalb der Verbrennungsmotoren tragen signifikant zu den genannten Drehungleichförmigkeiten bei, welche sich in Form von spürbaren Vibrationen, akustischen Beeinträchtigungen und festigkeitsrelevanten bzw. verschleißfördernden Belastungen im Antriebsstrang bemerkbar machen.
  • Über den Antriebsstrang werden diese Erscheinungen auf die restliche Maschine bzw. das gesamte Kraftfahrzeug übertragen. Besonders im Bereich von Eigenfrequenzen des Antriebsstrangs sind die Drehungleichförmigkeiten und deren Auswirkungen besonders stark ausgeprägt und weisen im Vergleich zu anderen Frequenzbereichen eine deutliche Überhöhung auf.
  • In bekannten Antriebssträngen finden daher verschiedenartige Systeme zur Reduzierung der Drehungleichförmigkeiten Anwendung. Beispielsweise wird zwischen Antriebsmotor und Getriebe ein Schwungrad – meist ein sogenanntes Zwei-Massen-Schwungrad (im Folgenden: ZMS) – verbaut. Ein ZMS umfasst üblicherweise jeweils eine Schwungmasse auf einer motorseitigen Primärseite und einer getriebeseitigen Sekundärseite, wobei die Massen gegeneinander verdrehbar und über Feder-Dämpfer-Elemente miteinander gekoppelt sind.
  • Daneben sind weitere Systeme zur Reduzierung von Drehungleichförmigkeiten bekannt, wie beispielsweise ein Ein-Massen-Schwungrad, ein Gegenmoment erzeugender Kurbelwellen-Starter-Generator, ein sogenannter Tilger, Fliehkraftpendel oder die Nutzung von Schlupf mittels einer Kupplung.
  • Den bekannten Systemen zur Reduzierung von Drehungleichförmigkeiten ist gemein, dass diese in der Regel auf einen definierten Frequenzbereich des Antriebsstrangs abgestimmt sind und in anderen Bereichen eines möglichen Frequenzspektrums keine Wirkung erzielen oder sogar zu einer Verschlechterung der Drehungleichförmigkeiten führen können. Werden also zum Beispiel mit einem dieser Systeme bei einer höheren Drehzahl positive Effekte erzielt, so treten üblicherweise bei einer niedrigeren Drehzahl deutlich erhöhte Schwingungsamplituden auf.
  • Unter „Schwankungen” eines Drehmoments (nachfolgend auch „Drehmomentschwankungen”) werden im Rahmen der Erfindung insbesondere Abweichungen von einem mittleren Wert eines Drehmoments verstanden, soweit nicht abweichend definiert. Hierzu zählen sowohl periodische als auch nichtperiodische und einmalige Abweichungen.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die voranstehend genannten Nachteile zu beseitigen bzw. zumindest zu reduzieren. Insbesondere soll ein verbessertes System zum Reduzieren von Drehungleichförmigkeiten bereitgestellt werden, welches sowohl eine Reduzierung von Drehungleichförmigkeiten in einem definierten Frequenzbereich ermöglicht als auch eine zusätzliche Erhöhung von Drehungleichförmigkeiten in anderen Frequenzbereichen, beispielsweise im Bereich der Eigenfrequenzen, verhindert.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung für einen rotierbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.
  • Demnach wird eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung für einen rotierbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, mit
    • – einer Primärseite und
    • – einer Sekundärseite sowie
    • – einer Dämpferfluidanordnung.
  • Die Sekundärseite ist gegen die Wirkung der Dämpferfluidanordnung um eine Drehachse der Torsionsschwingungsdämpferanordnung relativ zu der Primärseite drehbar. Die Dämpferfluidanordnung umfasst mindestens zwei Fluidräume zum Aufnehmen eines Dämpfungsfluid, wobei jeder Fluidraum eine erste mit der Primärseite verbundene Begrenzung des Fluidraums und eine zweite mit der Sekundärseite verbundene Begrenzung umfasst, so dass ein jeweiliges Volumen des jeweiligen Fluidraums mittels der Relativbewegung der Sekundärseite relativ zu der Primärseite derart veränderbar ist, dass ein erstes Volumen eines ersten Fluidraums und ein zweites Volumen eines zweiten Fluidraums entgegengesetzt zueinander veränderbar und zum regelbaren Austausch von Fluid mittels einer Durchflussregelungsvorrichtung miteinander verbunden sind.
  • Die Durchflussregelungsvorrichtung umfasst hierzu eine Fliehkraft-geregelte Durchflussregelung zum Regeln des Austauschs von Fluid bei einer Rotation der Torsionsschwingungsdämpferanordnung.
  • Die beschriebene Torsionsschwingungsdämpferanordnung ist also derart ausgestaltet, dass die relative Drehbewegung der Sekundärseite bezüglich der Primärseite durch die Dämpferfluidanordnung gedämpft ist, wobei die relative Drehbewegung vorzugsweise ein Schwenken innerhalb eines definierten Winkelbereichs umfasst. Zum Erzielen der beschriebenen Dämpfungswirkung werden bei der Relativbewegung das erste Volumen des ersten Fluidraumes und das zweite Volumen des zweiten Fluidraumes entgegengesetzt zueinander verändert, oder umgekehrt. Dies bedeutet, dass durch die Relativbewegung ein Fluidraum durch Bewegen der entsprechenden Begrenzung gegenüber der anderen Begrenzung verkleinert und gleichzeitig der jeweils andere Fluidraum vergrößert wird. Das in den Fluidräumen angeordnete Fluid wird somit aus der einen Kammer verdrängt und über die Verbindung der beiden Kammern in die jeweils andere Kammer bewegt. Aufgrund des hierbei stattfinden Verdrängungsprozesses erfolgt eine Dämpfung der gesamten Relativbewegung zwischen Sekundärseite und Primärseite. Vorzugsweise ist das Fluid hierfür im Wesentlichen inkompressibel, beispielsweise als Öl oder eine andere geeignete Flüssigkeit, ausgebildet.
  • Um insbesondere einen kontrollierten Austausch des Fluid zwischen den Fluidräumen zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß die Durchflussregelungsvorrichtung als Verbindung zwischen den Fluidräumen vorgesehen. Diese ist regelbar ausgebildet und regelt einen entsprechenden Durchfluss des Fluid durch die Durchflussregelungsvorrichtung und somit deren Dämpfungswirkung. Auf diese Weise lässt sich eine bedarfsgerechte Anpassung einer Dämpfungswirkung an verschiedene Zustände, insbesondere verschiedene Frequenzbereiche bei unterschiedlichen Drehzahlen, vornehmen. Wird also mit zunehmender Drehzahl der Antriebswelle eine geringere Dämpfung benötigt, so kann die Durchflussregelungsvorrichtung einen größeren, weniger stark gedrosselten Durchfluss des Fluid ermöglichen. Aber auch eine umgekehrte Konfiguration ist möglich, wonach bei zunehmender Drehzahl die Durchflussregelungsvorrichtung eine geringere Durchflussmenge vorsieht und somit mittels einer verstärkten Drosselung eine stärkere Dämpfungswirkung vorgibt.
  • Ermöglicht wird eine derartige drehzahlangepasste bzw. drehzahlabhängige Regelung des Durchflusses des Fluid mittels der beschriebenen Fliehkraftgeregelten Durchflussregelung, so dass die Dämpfungsregelungsvorrichtung an die bei der jeweiligen Drehzahl herrschende Frequenz anpassbar ist.
  • Außerdem kann die Torsionsschwingungsdämpferanordnung eine die Primärseite und die Sekundärseite miteinander verbindende Federanordnung zum Bereitstellen einer der Relativbewegung entgegenwirkenden Federkraft umfassen. Wird also die Sekundärseite relativ zu der Primärseite bewegt, so erfolgt diese Bewegung entgegen der von der Federanordnung bereitgestellten Federkraft. Beispielsweise ist die Federanordnung als Welle ausgebildet, welche die Primär- und die Sekundärseite miteinander verbindet und eine definierte Torsionssteifigkeit aufweist, die derart auf die Torsionsschwingungsdämpferanordnung abgestimmt ist, dass die Federanordnung als Torsionsfederelement wirkt.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Durchflussregelungsvorrichtung hierzu mindestens einen Schließkörper, der Fliehkraft-geregelt mindestens zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung zum Bereitstellen der Fliehkraft-geregelten Durchflussregelung bewegbar ist. Der Schließkörper kann demnach zumindest die zum Austausch des Fluid zwischen den mindestens zwei Fluidräumen vorgesehene Verbindung verschließen oder zum Durchfluss des Fluid öffnen. Optional kann eine kontinuierliche bzw. stufenlose Verstellbarkeit des Schließkörpers zwischen der Schließ- und der Öffnungsstellung oder eine Anzahl von Zwischenstellungen des Schließkörpers zwischen der Schließ- und der Öffnungsstellung vorgesehen werden, die jeweils einen lediglich teilweisen Durchfluss ermöglichen und somit je nach Anzahl der Zwischenstellungen eine verbesserte Regelbarkeit des Durchflusses und somit auch der Dämpfungswirkung ermöglichen.
  • Dies kann gemäß einer weiteren Ausführungsform beispielsweise dadurch erzielt werden, dass der Schließkörper in einem rotationsfreien Zustand mittels mindestens eines Federelements in die Schließstellung vorgespannt ist, wobei eine resultierende Federkraft des mindestens einen Federelements und eine Masse des Schließkörpers derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Schließkörper in einem rotierenden Zustand der Torsionsschwingungsdämpferanordnung mindestens bei einer definierten Drehzahl aufgrund einer wirkenden Fliehkraft auf den Schließkörper entgegen der Federkraft in die Öffnungsstellung bewegt wird.
  • Vorzugsweise kann der Schließkörper mehrteilig ausgebildet sein, insbesondere mindestens zweiteilig mit einem Fliehkraft-bewegten Massekörper und einem in Abhängigkeit von dem Fliehkraft-bewegten Massekörpers bewegbaren Schließteils bzw. -abschnitts.
  • Eine Einstellung der beschriebenen Fliehkraft-Regelung erfolgt demnach durch eine spezielle gegenseitige Abstimmung der Federkraft und der Masse des Schließkörpers. Über diese Parameter kann bestimmt werden, bei welcher Drehzahl der Schließkörper in welche Stellung, insbesondere die Schließ- oder die Öffnungsstellung bzw. gegebenenfalls eine Zwischenstellung, bewegt wird. In Abhängigkeit von der Stellung des Schließkörpers wird auf diese Weise der Durchfluss des Fluid und somit die für die jeweilige Drehzahl vorgesehene Dämpfungswirkung der Dämpferfluidanordnung definiert. Selbstverständlich können als Federelemente ein oder mehrere Federelemente vorgesehen werden, die mindestens eine entsprechende resultierende Federkraft bereitstellen.
  • Des Weiteren kann die Durchflussregelungsvorrichtung einen Bypass zum Verbinden des ersten und des zweiten Fluidraums umfassen und zum Fliehkraft-geregelten Regeln eines Durchflusses des Fluid durch den Bypass ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass die zumindest zwei Fluidräume über den genannten Bypass verbunden sind und in dem Bypass eine Durchflussregelung vorgesehen ist. Vorzugsweise ist diese Durchflussregelung gemäß der voranstehenden Beschreibung Fliehkraft-geregelt ausgebildet, so dass ein Durchfluss in Abhängigkeit einer aktuellen Drehzahl und der damit wirkenden Fliehkraft regelbar ist. Es versteht sich, dass mehr als nur die zwei genannten Fluidräume vorgesehen und auf gleiche Weise miteinander verbindbar sind. Ebenso kann mehr als ein Bypass vorgesehen sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform sind der erste und der zweite Fluidraum als Teil einer gemeinsamen Fluidkammer ausgebildet und die jeweiligen zweiten mit der Sekundärseite verbundenen Begrenzungen bilden einen gemeinsamen sich von der Sekundärseite in die Fluidkammer erstreckenden Trennkörper. Dies bedeutet, dass mittels der Fluidkammer ein großes Volumen bereitgestellt wird, welches durch die beiden zugehörigen ersten Begrenzungen definiert wird, die mit der Primärseite verbunden sind. In dieses Volumen greifen nun die beiden zweiten Begrenzungen ein, die der Sekundärseite zugeordnet sind und gemeinsam den Trennkörper definieren. Bei einer Relativbewegung der Sekundärseite gegenüber der Primärseite wird somit der Trennkörper in der Fluidkammer bewegt und auf diese Weise das jeweilige Volumen der beiden Fluidräume entgegengesetzt zueinander verändert. Analog können ebenso mehr als zwei Fluidräume zu der Fluidkammer zusammengefasst und/oder mehr als eine Fluidkammer vorgesehen werden.
  • Alternativ können der erste und der zweite Fluidraum als Teil einer gemeinsamen Fluidkammer ausgebildet sein und die jeweiligen ersten mit der Primärseite verbundenen Begrenzungen bilden einen gemeinsamen, sich von der Primärseite in die Fluidkammer erstreckenden Trennkörper. Dies bedeutet, dass mittels der Fluidkammer ein großes Volumen bereitgestellt wird, welches durch die beiden zugehörigen zweiten Begrenzungen definiert wird, die mit der Sekundärseite verbunden sind. In dieses Volumen greifen nun die beiden ersten Begrenzungen ein, die der Primärseite zugeordnet sind und gemeinsam den Trennkörper definieren. Bei einer Relativbewegung der Sekundärseite gegenüber der Primärseite wird somit der Trennkörper in der Fluidkammer bewegt und auf diese Weise das jeweilige Volumen der beiden Fluidräume entgegengesetzt zueinander verändert. Analog können ebenso mehr als zwei Fluidräume zu der Fluidkammer zusammengefasst und/oder mehr als eine Fluidkammer vorgesehen werden.
  • In beiden Ausgestaltungsformen ist der Trennkörper wechselweise in der gemeinsamen Fluidkammer derart hin und/oder her bewegbar, dass in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung das erste Volumen des ersten Fluidraums vergrößert und gleichzeitig das zweite Volumen des zweiten Fluidraums verkleinert oder das erste Volumen des ersten Fluidraums verkleinert und gleichzeitig das zweite Volumen des zweiten Fluidraums vergrößert wird.
  • Vorzugsweise sind die ersten und/oder die zweiten Begrenzungen derart ausgestaltet, dass diese den ersten Fluidraum und/oder den zweiten Fluidraum jeweils im Wesentlichen fluiddicht begrenzen. Dies bedeutet, dass die Fluidräume fluiddicht oder zumindest derart abgedichtet sind, dass ein unerwünschter Austritt des Fluid aus dem jeweiligen Fluidraum verhindert werden kann. Dies kann beispielsweise mittels entsprechender Dichtungen bzw. Dichtlippen, insbesondere an relativ zueinander bewegten Abschnitten der genannten Bauteile, erfolgen. Selbstverständlich ist dennoch ein definierter Aus- und/oder Einlass zum Austausch des Fluid zwischen den Fluidräumen vorzusehen. Alternativ können aber auch im Falle eines Trennkörpers definierte Durchlässe für das Fluid in dem bzw. durch den Trennkörper oder an dessen Seitenflächen vorgesehen werden, um eine Durch- und/oder Umströmung des bewegten bzw. zu bewegenden Trennkörpers zuzulassen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die mindestens zwei Fluidräume mindestens in einer Umfangrichtung der Torsionsschwingungsdämpferanordnung angeordnet und eine jeweilige Begrenzung ist in der Umfangsrichtung bewegbar. Dies bedeutet, dass die zwei oder mehreren Fluidräume in der Umfangsrichtung beispielsweise hintereinander angeordnet sind. Die Begrenzungen sind jeweils in Umfangsrichtung bewegbar und sind hierzu vorzugsweise in axialer und radialer Richtung erstreckt, so dass zwischen den Begrenzungen in der Umfangsrichtung die Fluidräume gebildet werden. Selbstverständlich ist jedoch auch eine andere, hiervon abweichende Anordnung möglich.
  • Entsprechend einer weiten beispielhaften Ausgestaltungsform werden die jeweiligen Fluidräume und/oder eine gemeinsame Fluidkammer durch ein in Umfangsrichtung erstrecktes und im Wesentlichen U-förmiges Profil gebildet, das entweder der Primärseite oder der Sekundärseite zugeordnet ist und zu einer offenen Seite des U-förmigen Profils durch eine Wandung des jeweils anderen Elements, also der Sekundärseite oder der Primärseite, das gebildete Volumen abschließt. Eine entsprechende Darstellung ist in der 1 beschrieben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:
  • 1 eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpferanordnung für einen rotierbaren Antriebsstrang,
  • 2 eine schematische weitere Schnittansicht der in 1 dargestellten Torsionsschwingungsdämpferanordnung,
  • 3 eine schematische, geschnittene Oberansicht der in 1 dargestellten Torsionsschwingungsdämpferanordnung, und
  • 4 zwei alternative Ausführungsformen eines Schließkörpers für eine in 1 dargestellte Torsionsschwingungsdämpferanordnung.
  • 1 zeigt eine schematische, axial geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 für einen rotierbaren Antriebsstrang 1 in einem axialen Schnitt. Der Antriebsstrang 1 ist in der dargestellten Ausführungsform als Welle dargestellt und weist eine definierte Torsionssteifigkeit auf, die derart auf die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 abgestimmt ist, dass der Antriebsstrang 1 als Federanordnung in Form eines Torsionsfederelements wirkt. Die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 umfasst in der dargestellten Ausführungsform eine antriebseitige angeordnete Primärseite 11 und eine abtriebsseitig angeordnete Sekundärseite 12, die jeweils drehfest mit dem Antriebsstrang 1 verbunden sind, sowie eine Dämpferfluidanordnung 13. Die Sekundärseite 12 ist gegen die Wirkung der Dämpferfluidanordnung 13 und die Torsionsfederwirkung des Antriebsstrangs 1 um eine Drehachse 14 des Antriebsstrangs 1 bzw. der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 relativ zu der Primärseite 11 innerhalb eines definierten Winkelbereichs dreh- bzw. schwenkbar. Die Dämpferfluidanordnung 13 umfasst mindestens zwei Fluidräume 15a, 15b zum Aufnehmen eines Dämpfungsfluid. Die Fluidräume 15a, 15b sind in einer Umfangsrichtung der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 hintereinander angeordnet, so dass in der dargestellten Ansicht lediglich ein Fluidraum 15a dargestellt ist.
  • Wie aus 2 in einem radial verlaufenden Schnitt A-A ersichtlich ist, umfasst jeder Fluidraum 15a, 15b eine erste mit der Primärseite 11 verbundene Begrenzung 16 des Fluidraums 15a, 15b und eine zweite mit der Sekundärseite 12 verbundene Begrenzung 17, so dass ein jeweiliges Volumen des jeweiligen Fluidraums 15a, 15b mittels der Dreh- bzw. Schwenkbewegung der Sekundärseite 12 relativ zu der Primärseite 11 derart veränderbar ist, dass ein erstes Volumen des ersten Fluidraums 15a und ein zweites Volumen des zweiten Fluidraums 15b entgegengesetzt zueinander veränderbar sind. In der dargestellten Ausführungsform sind die jeweiligen Begrenzungen 16 bzw. 17 in radialer Richtung erstreckt und jeweils mit einer der beiden Seiten, Primärseite 11 oder Sekundärseite 12, verbunden. An einem der jeweiligen Seite entgegengesetzten Ende der Begrenzungen 16, 17 ist jeweils eine Dichtung 18 angeordnet, die gleitend mit der jeweils anderen Seite, also der Primärseite bzw. der Sekundärseite, in Kontakt steht und somit den jeweiligen Fluidraum fluiddicht und dennoch bewegbar abschließt. Wird also die Sekundärseite 12 relativ zu der Primärseite 11 um die gemeinsame Drehachse 14 geschwenkt, so bleiben die mit der Primärseite 11 verbundenen Begrenzungen 16 diesbezüglich ortsfest und definieren eine gemeinsame große Fluidkammer, welche durch einen Trennkörper 19 in die beiden Fluidräume 15a und 15b getrennt wird. Der Trennkörper 19 wird durch die beiden mit der Sekundärseite 12 verbundenen Begrenzungen 17 definiert, die aufgrund der Drehung der Sekundärseite 12 um die Drehachse 14 innerhalb der großen Fluidkammer geschwenkt werden und somit ein Volumen des jeweiligen Fluidraumes verändern.
  • In 1 und 3 (Schnitt B-B) ist eine zum regelbaren Austausch des Fluids vorgesehene Durchflussregelungsvorrichtung 20 dargestellt. Diese umfasst eine Bohrung zum Verbinden des ersten und des zweiten Fluidraums 15a und 15b für eine definierte Festlegung eines Fluidstroms zwischen dem ersten und zweiten Fluidraum 15a, 15b im Falle einer Relativbewegung der Sekundärseite 12 bezüglich der Primärseite 11. Außerdem umfasst die Durchflussregelungsvorrichtung 20 zusätzlich einen Bypass 21 zum Verbinden des ersten und des zweiten Fluidraums 15a, 15b sowie einen Schließkörper 22, der Fliehkraft-geregelt mindestens zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung (Bewegungsrichtung vgl. Pfeil in 3) zum Bereitstellen einer Fliehkraft-geregelten Durchflussregelung durch den Bypass 21 bewegbar ist. Der Schließkörper 22 ist in einem rotationsfreien Zustand mittels mindestens eines Federelements 23a, 23b, 23c in die Schließstellung vorgespannt, wobei eine resultierende Federkraft des mindestens einen Federelements 23a, 23b, 23c und eine Masse des Schließkörpers 22 derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Schließkörper 22 in einem rotierenden Zustand der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 mindestens bei einer definierten Drehzahl aufgrund einer wirkenden Fliehkraft auf den Schließkörper 22 entgegen der Federkraft in die Öffnungsstellung bewegt wird. Die Schließstellung ist derart definiert, dass der Bypass 21 vollständig gesperrt ist. Ein Austausch von Fluid zwischen den beiden Fluidräumen ist in diesem Fall nur noch durch die Bohrung in dem Trennkörper 19 möglich, so dass hiermit ein Mindestwert einer Dämpfungswirkung definiert werden kann. Die Öffnungsstellung sieht dagegen eine zumindest teilweise Öffnung des Bypasses 21 zum Durchleiten des Fluid vor.
  • Hierzu ist der Schließkörper 22 in der dargestellten Ausführungsform zweiteilig ausgebildet und umfasst einen Massekörper 24 und einen Schließstift 22a. Die vorgesehenen Federelemente 23a, 23b, 23c bilden zusammen mit dem Schließstift 22a eine drehzahlsensitive Anordnung. Bei einer Rotation der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 wirkt eine Fliehkraft insbesondere auf einen Massekörper 24. Sobald eine kritische Drehzahl erreicht ist, wird der Massekörper radial nach außen (1, Pfeilrichtung x) verschoben und der Schließstift 22a durch das Federelement 23c nach links in den dort freiwerdenden Raum verschoben. Auf diese Weise wird der Schließstif 22a aus einer den Bypass 21 blockierenden Schließstellung in Richtung des Pfeils y bewegt und gibt den Bypass 21 zumindest teilweise frei.
  • Wird dagegen eine kritische Drehzahl unterschritten, so reicht die Fliehkraft nicht mehr aus den Massekörper 24 gegen das Federelement 23a zu drücken und wird somit in radialer Richtung x wieder zurück geschoben. Dort verdrängt es den Schließstift 22a mittels schräger Kontaktflächen und verschiebt diesen in y-Richtung in seine Schließstellung, so dass ein Durchfluss durch den Bypass 21 unterbrochen wird.
  • Lediglich optional stellt das in axialer Richtung ausgerichtete Federelement 23b eine Gegenkraft bzw. einen Anschlag bereit, um sicherzustellen, dass der Massekörper 24 wieder vollständig in radialer Richtung zurückbewegt wird, so dass der Schließstift 22a, wie voranstehend beschrieben, und somit der gesamte Schließkörper 22 vollständig in die Schließstellung bewegt wird.
  • Wie in der dargestellten Ausführungsform beispielhaft dargestellt, sind die beiden Fluidräume 15a, 15b bzw. die hiermit gebildete gemeinsame Fluidkammer durch ein in Umfangsrichtung erstrecktes und im Wesentlichen U-förmiges Profil gebildet, das der Primärseite zugeordnet ist. Das U-förmige Profil wird durch zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete und sich in radialer Richtung von einer äußeren Basis 30 nach innen erstreckende Schenkel 31 gebildet. Eine offene Seite des U-förmigen Profils wird durch eine äußere Wandung 32 der Sekundärseite gebildet, um das gebildete Volumen der Fluidräume 15a, 15b abzuschließen.
  • Auf diese Weise kann die Durchflussregelungsvorrichtung eine Fliehkraftgeregelte Durchflussregelung zum Regeln des Austauschs von Fluid bei einer Rotation der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 bereitstellen.
  • 4 zeigt in den Ansichten 4a und 4b zwei alternative Ausführungsformen einer Durchflussregelungsvorrichtung 40 bzw. 50 mit jeweils einem Schließkörper 42 bzw. 52 für eine in 1 dargestellte Torsionsschwingungsdämpferanordnung. Der Schließkörper 42 in Ansicht 4a umfasst ebenfalls einen Fliehkraft-bewegbaren Massekörper 44, der aufgrund einer einwirkenden Fliehkraft in x-Richtung gegen eine Federkraft eines Federelements 43 bewegbar ist und bei Wegfall der Fliehkraft von diesem Federelement 43 wieder in eine Ausgangslage bewegt werden kann. Wird der Massekörper 44 bewegt, so überträgt sich die in radialer x-Richtung gerichtete Bewegung auf einen mehrgliedrigen Schließstift 42a, dessen Einzelglieder über Drehgelenke schwenkbar zueinander miteinander verbunden sind, derart, dass der Schließstift 42a in axialer Richtung (y) zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung verschoben werden kann, um analog zu der in den 1 bis 3 gegebenen Beschreibung einen Bypass zu öffnen oder zu schließen.
  • Der Schließkörper 52 in Ansicht 4b umfasst ebenfalls einen Fliehkraft-bewegbaren Massekörper 54, der aufgrund einer einwirkenden Fliehkraft in x-Richtung gegen eine Federkraft eines Federelements 53 bewegbar ist und bei Wegfall der Fliehkraft von diesem Federelement 53 wieder in eine Ausgangslage bewegt werden kann. Wird der Massekörper 44 bewegt, so überträgt sich die in radialer x-Richtung gerichtete Bewegung auf einen schwenkbaren Schließstift 52a, der einerseits mit einem ersten Ende über ein Langloch in dem Massekörper 54 axial zu diesem bewegbar ausgebildet ist und andererseits mit einem entgegengesetzten Ende um eine Drehachse um einen Winkel α zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung schwenkbar ist, um analog zu der in den 1 bis 3 gegebenen Beschreibung einen Bypass zu öffnen oder zu schließen.

Claims (11)

  1. Torsionsschwingungsdämpferanordnung für einen rotierbaren Antriebsstrang (1) eines Kraftfahrzeugs mit – einer Primärseite (11) und – einer Sekundärseite (12) sowie – einer Dämpferfluidanordnung (13), wobei die Sekundärseite (12) gegen die Wirkung der Dämpferfluidanordnung (13) um eine Drehachse (14) der Torsionsschwingungsdämpferanordnung (10) relativ zu der Primärseite (11) drehbar ist und die Dämpferfluidanordnung (13) mindestens zwei Fluidräume (15a, 15b) zum Aufnehmen eines Dämpfungsfluid umfasst, wobei jeder Fluidraum (15a, 15b) eine erste mit der Primärseite (11) verbundene Begrenzung (16) des Fluidraums (15a, 15b) und eine zweite mit der Sekundärseite (12) verbundene Begrenzung (17) umfasst, so dass ein jeweiliges Volumen desjeweiligen Fluidraums (15a, 15b) mittels der Relativbewegung der Sekundärseite (12) relativ zu der Primärseite (11) derart veränderbar ist, dass ein erstes Volumen eines ersten Fluidraums (15a) und ein zweites Volumen eines zweiten Fluidraums (15b) entgegengesetzt zueinander veränderbar und zum regelbaren Austausch von Fluid mittels einer Durchflussregelungsvorrichtung (20) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussregelungsvorrichtung (20) eine Fliehkraft-geregelte Durchflussregelung zum Regeln des Austauschs von Fluid bei einer Rotation der Torsionsschwingungsdämpferanordnung (10) umfasst.
  2. Torsionsschwingungsdämpferanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Torsionsschwingungsdämpferanordnung (10) ein die Primärseite (11) und die Sekundärseite (12) miteinander verbindende Federanordnung (1) zum Bereitstellen einer der Relativbewegung entgegenwirkenden Federkraft umfasst.
  3. Torsionsschwingungsdämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussregelungsvorrichtung (20) mindestens einen Schließkörper (22) umfasst, der Fliehkraft-geregelt mindestens zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung zum Bereitstellen der Fliehkraft-geregelten Durchflussregelung bewegbar ist.
  4. Torsionsschwingungsdämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (22) in einem rotationsfreien Zustand mittels mindestens eines Federelements (23a, 23b, 23c) in die Schließstellung vorgespannt ist, wobei eine resultierende Federkraft des mindestens einen Federelements (23a, 23b, 23c) und eine Masse des Schließkörpers (22) derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Schließkörper (22) in einem rotierenden Zustand der Torsionsschwingungsdämpferanordnung (10) mindestens bei einer definierten Drehzahl aufgrund einer wirkenden Fliehkraft auf den Schließkörper (22) entgegen der Federkraft in die Öffnungsstellung bewegt wird.
  5. Torsionsschwingungsdämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussregelungsvorrichtung (20) einen Bypass (21) zum Verbinden des ersten (15a) und des zweiten Fluidraums (15b) umfasst und zum Fliehkraft-geregelten Regeln eines Durchflusses des Fluid durch den Bypass (21) ausgebildet ist.
  6. Torsionsschwingungsdämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (15a) und der zweite Fluidraum (15b) als Teil einer gemeinsamen Fluidkammer ausgebildet sind und die jeweiligen zweiten mit der Sekundärseite (12) verbundenen Begrenzungen (17) einen gemeinsamen sich von der Sekundärseite (12) in die Fluidkammer erstreckenden Trennkörper (19) bilden.
  7. Torsionsschwingungsdämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (15a) und der zweite Fluidraum (15b) als Teil einer gemeinsamen Fluidkammer ausgebildet sind und die jeweiligen ersten mit der Primärseite (11) verbundenen Begrenzungen (16) einen gemeinsamen sich von der Primärseite (11) in die Fluidkammer erstreckenden Trennkörper (19) bilden.
  8. Torsionsschwingungsdämpferanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkörper (19) wechselweise in der gemeinsamen Fluidkammer derart hin und/oder her bewegbar ist, dass in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung das erste Volumen des ersten Fluidraums (15a) vergrößert und gleichzeitig das zweite Volumen des zweiten Fluidraums (15b) verkleinert oder das erste Volumen des ersten Fluidraums (15a) verkleinert und gleichzeitig das zweite Volumen des zweiten Fluidraums (15b) vergrößert wird.
  9. Torsionsschwingungsdämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten (16) und/oder die zweiten Begrenzungen (17) derart ausgestaltet sind, dass diese den ersten Fluidraum (15a) und/oder den zweiten Fluidraum (15b) jeweils im Wesentlichen fluiddicht begrenzen.
  10. Torsionsschwingungsdämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidräume (15a, 15b) mindestens in einer Umfangrichtung der Torsionsschwingungsdämpferanordnung (10) angeordnet und eine jeweilige Begrenzung in der Umfangsrichtung bewegbar ist.
  11. Torsionsschwingungsdämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Fluidräume (15a, 15b) und/oder eine gemeinsame Fluidkammer durch ein in Umfangsrichtung erstrecktes und im Wesentlichen U-förmiges Profil gebildet werden, das entweder der Primärseite (11) oder der Sekundärseite (12) zugeordnet ist und zu einer offenen Seite des U-förmigen Profils durch eine Wandung des jeweils anderen Elements (11, 12) das gebildete Volumen abschließt.
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