DE102012022926A1

DE102012022926A1 - Torsionsschwingungsdämpfer und Verfahren zum Betrieb eines solchen Torsionsschwingungsdämpfers

Info

Publication number: DE102012022926A1
Application number: DE201210022926
Authority: DE
Inventors: Carsten Heiko Weinhold; Tobias Meinhard
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2012-11-24
Filing date: 2012-11-24
Publication date: 2014-06-26
Anticipated expiration: 2032-11-25
Also published as: DE102012022926B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer (2) mit einem ersten Element (18) und einem zweiten Element (20), die relativ zueinander verdrehbar sind, sowie mindestens einer Federeinrichtung (40) zur Erzielung einer federelastischen Drehmitnahmekopplung zwischen dem ersten Element (18) und dem zweiten Element (20), wobei eine Kupplungseinrichtung zur Erzielung eines der Relativdrehung zwischen dem ersten Element (18) und dem zweiten Element (20) entgegenwirkenden Reibmoments vorgesehen ist, die als Viskokupplung (50) ausgebildet ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Torsionsschwingungsdämpfers (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Torsionsschwingungsdämpfer mit einem ersten Element und einem zweiten Element, die relativ zueinander verdrehbar sind, sowie mindestens einer Federeinrichtung zur Erzielung einer federelastischen Drehmitnahmekopplung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element, wobei eine Kupplungseinrichtung zur Erzielung eines der Relativdrehung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkenden Reibmoments vorgesehen ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Torsionsschwingungsdämpfers.
Aus der Praxis sind Torsionsschwingungsdämpfer bekannt, die ein erstes Element und ein zweites Element aufweisen, wobei das erste und zweite Element relativ zueinander verdreht werden können. Um die Dämpfungswirkung zu erzielen, ist ferner mindestens eine Federeinrichtung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element vorgesehen, die der federelastischen Drehmitnahmekopplung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element dient. Beim Einsatz eines solchen Torsionsschwingungsdämpfers in dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Antriebseinheit und einer Kupplungseinrichtung hat es sich jedoch gezeigt, dass es zu großen Schwingungsamplituden im Resonanzbereich bzw. im Bereich niedriger Drehzahlen der Antriebseinheit kommt. So kommt es insbesondere beim Start der Antriebseinheit zu einem Aufziehen des Torsionsschwingungsdämpfers und einem nachfolgenden Überschwingen, wodurch die Gefahr besteht, dass die Belastungsgrenze für die Bauteile überschritten wird oder die Antriebseinheit in der Resonanz verharrt („Starthänger”).
Um die vorstehend genannten Probleme zu überwinden, wurden Torsionsschwingungsdämpfer der zuvor beschriebenen Art derart weiterentwickelt, dass diese eine Kupplungseinrichtung zur Erzielung eines der Relativdrehung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkenden Reibmoments aufweisen. Um das der Relativdrehung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkende Reibmoment zu erzielen, wurden Torsionsschwingungsdämpfer entwickelt, deren erstes und zweites Element dauerhaft aneinander angrenzen, wobei dies sowohl unmittelbar als auch mittelbar über an dem ersten oder/und zweiten Element befestigte Reibteile erfolgen kann. Auf diese Weise konnten die Schwingungsamplituden im Resonanzbereich bzw. im Bereich niedriger Drehzahlen der Antriebseinheit deutlich verringert werden. Als Folge des Einsatzes derartiger Kupplungseinrichtungen im Torsionsschwingungsdämpfer, die ein dauerhaftes der Relativdrehung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkendes Reibmoment bewirken, wurde jedoch eine Verschlechterung des Fahrkomforts im Bereich höherer Drehzahlen der Antriebseinheit festgestellt. Um nicht nur die Schwingungsamplituden im Resonanzbereich bzw. im Bereich niedriger Drehzahlen der Antriebseinheit zu verringern, sondern auch den Fahrkomfort im Bereich höherer Drehzahlen zu verbessern, kamen infolgedessen steuerbare oder/und regelbare Kupplungseinrichtungen innerhalb des Torsionsschwingungsdämpfers zum Einsatz, um das der Relativdrehung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkende Reibmoment in Abhängigkeit von der Drehzahl steuern oder/und regeln zu können. Hierbei haben sich insbesondere steuerbare Kupplungseinrichtungen bewährt, die mindestens ein erstes Reibteil, das drehfest mit dem ersten Element verbunden ist, und mindestens ein zweites Reibteil, das drehfest mit dem zweiten Element verbunden ist, aufweisen, wobei das erste und zweite Reibteil miteinander in Kontakt gebracht werden können, um das der Relativdrehung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkende Reibmoment zu erzielen. Ist der Resonanzbereich durchlaufen bzw. ein höherer Drehzahlbereich erreicht, so können das erste und zweite Reibteil wieder außer Kontakt gebracht werden, um das entgegenwirkende Reibmoment aufzuheben. Die Betätigungskraft zum Zusammendrücken des ersten und zweiten Reibteils wird hierbei auf hydraulischem Wege, beispielsweise mittels eines hydraulisch antreibbaren Betätigungskolbens, erzielt.
Die bekannten Torsionsschwingungsdämpfer, bei denen das erste und zweite Element, gegebenenfalls mittelbar über die Reibteile, miteinander in Kontakt treten, um eine Kupplungseinrichtung zur Erzielung eines der Relativdrehung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkenden Reibmoments zu schaffen, haben sich bewährt, sind jedoch mit einigen Nachteilen behaftet. So weisen die bekannten Torsionsschwingungsdämpfer zum einen einen relativ aufwendigen Aufbau auf, zumal ein Betätigungskolben oder ähnliches vorgesehen sein muss, um das erste und zweite Reibteil zusammendrücken zu können. So sind bei einer hydraulischen Betätigung der Kupplungseinrichtung über den Betätigungskolben zusätzliche Maßnahmen zur Erzielung eines Fliehölausgleichs vonnöten, die einen aufwendigeren und bauraumintensiveren Aufbau des Torsionsschwingungsdämpfers bedingen. Zum anderen unterliegen die Kupplungseinrichtungen innerhalb der bekannten Torsionsschwingungsdämpfer einem erhöhten Verschleiß, wodurch nicht nur höhere Anforderungen an die Verschleißfestigkeit der verwendeten Bauteile gestellt werden, vielmehr sind auch zusätzliche Maßnahmen zum Ausgleich eines auftretenden Verschleißes erforderlich.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einem ersten Element, einem zweiten Element und einer Kupplungseinrichtung zur Erzielung eines der Relativdrehung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkenden Reibmoments zu schaffen, der die vorstehend genannten Nachteile überwindet, insbesondere eine Verringerung der Schwingungsamplitude im Resonanzbereich bzw. bei niedrigen Drehzahlen bewirkt, einen einfachen Aufbau aufweist und einen verschleißarmen Betrieb gewährleistet. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb eines solchen Torsionsschwingungsdämpfers anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 bzw. 12 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer weist ein erstes Element und ein zweites Element auf, die relativ zueinander verdreht werden können. Während das eine Element das Primärelement und somit die Eingangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers ausbilden kann, kann das andere Element das Sekundärelement und somit die Ausgangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers ausbilden. Zur Erzielung einer federelastischen Drehmitnahmekopplung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element weist der Torsionsschwingungsdämpfer ferner mindestens eine Federeinrichtung auf. Bei der Federeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine oder mehrere Schraubenfedern handeln. So kann die mindestens eine Federeinrichtung unabhängig von ihrer jeweiligen Form oder Ausgestaltung beispielsweise zwischen einem Mitnehmer an dem ersten Element einerseits und einem Mitnehmer an dem zweiten Element andererseits angeordnet oder/und abgestützt sein, um die federelastische Drehmitnahmekopplung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element über die Mitnehmer zu bewirken. Um die Schwingungsamplituden im Resonanzbereich bzw. beim Start einer dem Torsionsschwingungsdämpfer zugeordneten Antriebseinheit oder eines Verbrennungsmotors zu verringern, ist ferner eine Kupplungseinrichtung zur Erzielung eines der Relativdrehung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkenden Reibmoments vorgesehen. Die Kupplungseinrichtung ist jedoch nicht als klassische Reibkupplung mit miteinander in Kontakt tretenden und aneinander reibenden Lamellen, sondern vielmehr als Viskokupplung ausgebildet, bei der das der Relativbewegung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkende Reibmoment durch eine Flüssigkeitsreibung erzielt wird.
Der erfindungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer hat zunächst den Vorteil bislang bekannter Lösungen, nämlich dass die Schwingungsamplituden im Resonanzbereich bzw. bei niedrigen Drehzahlen der Antriebseinheit oder des Verbrennungsmotors dank des durch Flüssigkeitsreibung in der Viskokupplung erzeugten entgegenwirkenden Reibmoments verringert sind. Im Gegensatz zu den bislang eingesetzten Kupplungseinrichtungen innerhalb von Torsionsschwingungsdämpfern ist es jedoch nicht erforderlich, zwei Reibteile der Viskokupplung miteinander in Kontakt zu bringen, um ein durch Festkörperreibung erzeugtes, der Relativbewegung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkendes Reibmoment zu erzielen, vielmehr können die Reibteile der Viskokupplung voneinander beabstandet bleiben, während das entgegenwirkende Reibmoment durch eine Flüssigkeitsreibung einer Viskoflüssigkeit zwischen den Reibteilen erzielt werden kann. Hiermit sind zwei wesentliche Vorteile verbunden. Zum einen kann auf eine aufwendige Betätigungsmechanik zum Zusammendrücken der Reibteile innerhalb der Viskokupplung verzichtet werden. So entfällt bei der Viskokupplung beispielsweise ein Betätigungskolben oder ein anderes mechanisches Kraftübertragungsteil zum Zusammendrücken der Reibteile. Während herkömmliche Kupplungseinrichtungen innerhalb von Torsionsschwingungsdämpfern beispielsweise einen hydraulisch antreibbaren Betätigungskolben zum Zusammendrücken der Reibteile aufweisen, was in der Regel einen aufwendigen und bauraumintensiven Fliehölausgleich notwendig macht, ist der Aufbau der in dem erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer eingesetzten Viskokupplung wesentlich vereinfacht. Zum anderen ist der Verschleiß bei der Viskokupplung, bei der das entgegenwirkende Reibmoment durch Flüssigkeitsreibung erzielt wird, wesentlich geringer als bei den bislang eingesetzten Kupplungseinrichtungen innerhalb von Torsionsschwingungsdämpfern, bei denen das entgegenwirkende Reibmoment durch eine Festkörperreibung erzielt wird. Dadurch entfallen insbesondere zusätzliche Maßnahmen zum Nachstellen oder Nachjustieren der als Viskokupplung ausgebildeten Kupplungseinrichtung.
Wie bereits zuvor angedeutet, bewirkt die Viskokupplung eine Verringerung der Schwingungsamplituden im Resonanzbereich bzw. bei niedrigen Drehzahlen des dem Torsionsschwingungsdämpfer zugeordneten Verbrennungsmotors. Ein unbeeinflusster Betrieb der Viskokupplung bei höheren Drehzahlen würde jedoch weiterhin zu einem entgegenwirkenden Reibmoment führen, wodurch der Fahrkomfort im Bereich höherer Drehzahlen negativ beeinflusst würde. Um dem entgegenwirken zu können, ist die Viskokupplung in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers unter Veränderung des entgegenwirkenden Reibmoments steuerbar oder/und regelbar. Dies kann beispielsweise durch eine Steuerung oder/und Regelung der Flüssigkeitszufuhr in die Viskokupplung, der Flüssigkeitsabfuhr aus der Viskokupplung oder/und der Flüssigkeitsmenge in der Viskokupplung erfolgen. Aufgrund der Steuerbarkeit oder/und Regelbarkeit der Viskokupplung und der damit gegebenen Möglichkeit, das entgegenwirkende Reibmoment wahlweise zu verändern, kann das der Relativdrehung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkende Reibmoment bei höheren Drehzahlen reduziert oder auch gänzlich vermieden werden, so dass auch bei höheren Drehzahlen ein hoher Fahrkomfort erzielt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers weist die Viskokupplung einen Arbeitsraum auf, in dem eine Viskoflüssigkeit aufnehmbar oder aufgenommen ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers, die auf der vorangehend beschriebenen Ausführungsform basiert, weist die Viskokupplung ein Kupplungsgehäuseteil auf, das den Arbeitsraum zumindest teilweise begrenzt und das an dem ersten oder/und zweiten Element des Torsionsschwingungsdämpfers angeordnet ist. Das Kupplungsgehäuseteil kann dabei beispielsweise durch Verschrauben, Verschweißen oder Vernieten an dem ersten oder/und zweiten Element befestigt sein. In jedem Fall ist es bevorzugt, wenn das Kupplungsgehäuseteil derart an dem ersten oder/und zweiten Element befestigt ist, dass eine drehfeste Verbindung oder eine Drehmitnahmeverbindung besteht. Hierbei wäre es grundsätzlich auch möglich, das Kupplungsgehäuseteil einstückig mit dem ersten oder/und zweiten Element auszubilden. Aus Fertigungs- und Festigkeitsgesichtspunkten ist es jedoch bevorzugt, wenn das Kupplungsgehäuseteil nicht einstückig mit dem ersten oder/und zweiten Element ausgebildet ist, sondern vielmehr auf eine der zuvor beschriebenen Weisen drehfest an dem ersten oder/und zweiten Element befestigt wurde. Bei dieser Ausführungsform ist es ferner bevorzugt, wenn das Kupplungsgehäuseteil zumindest derart ausgebildet ist, dass dieses den Arbeitsraum in radialer Richtung nach außen begrenzt, um die Viskoflüssigkeit, wie beispielsweise Öl oder Fliehöl, sicher aufnehmen oder auffangen zu können. So kann das Kupplungsgehäuseteil beispielsweise einen im Wesentlichen rohrförmigen Abschnitt aufweisen, der den Arbeitsraum in radialer Richtung nach außen begrenzt. Überdies kann das Kupplungsgehäuseteil einen Befestigungsabschnitt, der vorzugsweise in der Art eines Flansches oder einer Ringscheibe ausgebildet ist, aufweisen, der der Befestigung an dem ersten oder/und zweiten Element des Torsionsschwingungsdämpfers dient.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers ist die Viskoflüssigkeit ein Öl oder Fliehöl. Hierbei ist es bevorzugt, wenn das Öl oder Fliehöl einem Kühl-/Schmierölkreislauf einer Komponente innerhalb eines Antriebsstrangs entnommen ist, in dem auch der erfindungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer angeordnet ist. So handelt es sich bei dem Öl oder Fliehöl vorzugsweise um ein Öl, das dem Kühl-/Schmierölkreislauf einer innerhalb des Antriebsstrangs vorgesehenen Kupplungseinrichtung entnommen ist. Alternativ oder ergänzend kann das die Viskoflüssigkeit bildende Öl oder Fliehöl auch dem Kühl-/Schmierölkreislauf einer Antriebseinheit oder eines Getriebes entnommen sein.
Alternativ zu der vorangehend beschriebenen Ausführungsform kann es sich bei der Viskoflüssigkeit in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform auch um Fett handeln, das bei Umgebungstemperatur zwar eine geringere Fließfähigkeit als das Öl oder Fliehöl aufweist, bei Betriebstemperatur jedoch fließfähiger wird und mithin grundsätzlich auch geeignet wäre. Nichtsdestotrotz ist eine von Öl oder Fliehöl gebildete Viskoflüssigkeit bevorzugt.
Um die zuvor angedeutete Steuerbarkeit oder/und Regelbarkeit der Viskokupplung zu erzielen, kann die Viskoflüssigkeit in einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers unter Veränderung des der Relativbewegung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkenden Reibmoments dem Arbeitsraum zugeführt oder/und aus dem Arbeitsraum abgeführt werden. Mit anderen Worten wird eine Viskokupplung verwendet, deren Arbeitsraum zumindest nicht dauerhaft verschlossen ist. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum oder/und die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum veränderbar ist, um das entgegenwirkende Reibmoment entsprechend verändern zu können. Hierbei ist es ferner bevorzugt, wenn die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum oder/und die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum steuerbar oder regelbar ist.
Bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform ist es nicht zwangsläufig erforderlich, die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum und die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum unter Veränderung der Flüssigkeitsmenge in dem Arbeitsraum zu verändern. Vielmehr kann das entgegenwirkende Reibmoment auch durch Änderung der Strömungsgeschwindigkeit der Viskoflüssigkeit durch den Arbeitsraum unter Beibehaltung einer gleichbleibenden Flüssigkeitsmenge innerhalb des Arbeitsraumes verändert werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass das entgegenwirkende Reibmoment insbesondere dadurch in hohem Maße verändert, also reduziert oder erhöht werden kann, wenn die Flüssigkeitsmenge in dem Arbeitsraum verändert wird. Aus diesem Grunde ist die Flüssigkeitsmenge in dem Arbeitsraum in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers unter Veränderung des entgegenwirkenden Reibmoments veränderbar, vorzugsweise steuerbar oder regelbar. So wird bei einer großen oder maximalen Flüssigkeitsmenge in dem Arbeitsraum ein entsprechend großes oder maximales entgegenwirkendes Reibmoment erzielt, während bei einer geringen Flüssigkeitsmenge oder keinerlei Viskoflüssigkeit innerhalb des Arbeitsraums ein entsprechend niedriges oder gar kein entgegenwirkendes Reibmoment erreicht wird. So ist es bei dieser Ausführungsform insbesondere bevorzugt, wenn der Arbeitsraum bezogen auf die Viskoflüssigkeit annähernd vollständig entleerbar ist, um das der Relativbewegung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkende Reibmoment bei höheren Drehzahlen der Antriebseinheit oder des Verbrennungsmotors nahezu vollständig auszuschalten und im Bereich höherer Drehzahlen den Fahrkomfort zu erhöhen.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers ist die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum, also die Zufuhr von Viskoflüssigkeit in den Arbeitsraum, die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum, also die Abfuhr von Viskoflüssigkeit aus dem Arbeitsraum, oder/und die Flüssigkeitsmenge in dem Arbeitsraum, also die Menge der Viskoflüssigkeit in dem Arbeitsraum, in Abhängigkeit von mindestens einer die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbar beschreibenden Größe, vorzugsweise automatisch, veränderbar. Bei der die Drehzahl zumindest mittelbar beschreibenden Größe kann es sich beispielsweise um eine drehzahlabhängig variierende Fliehkraft, die auf ein Bestandteil des Torsionsschwingungsdämpfers einwirkt, beispielsweise den später näher beschriebenen Schließkörper eines Ventils, oder um einen Fliehöldruck oder eine Fliehölkraft handeln. Ebenso könnte es sich um eine Beschleunigung des ersten oder/und zweiten Elements oder eines damit gekoppelten Bauteils handeln. Unabhängig davon, welches die die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbar beschreibende Größe ist, wird bei dieser Ausführungsform bei automatischer Veränderung der Flüssigkeitszufuhr, der Flüssigkeitsabfuhr oder/und der Flüssigkeitsmenge das entgegenwirkende Reibmoment automatisch an die jeweilige Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements angepasst, um auf diesem Wege einen Betrieb mit geringen Schwingungsamplituden einerseits und einen erhöhten Fahrkomfort andererseits zu erreichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers ist ein Vorratsraum vorgesehen, in dem die Viskoflüssigkeit aufnehmbar oder aufgenommen und über den die Viskoflüssigkeit dem Arbeitsraum zuführbar ist. Dank des Vorratsraumes ist sichergestellt, dass stets ausreichend Viskoflüssigkeit zum Zuführen in den Arbeitsraum zur Verfügung steht. Der Vorratsraum ist vorzugsweise durch ein an dem ersten oder/und zweiten Element angeordnetes Vorratsgehäuseteil begrenzt, wobei das Vorratsgehäuseteil beispielsweise auf die unter Bezugnahme auf das Kupplungsgehäuseteil beschriebene Art und Weise an dem ersten oder/und zweiten Element befestigt oder/und drehfest angeordnet ist. Auch das Vorratsgehäuseteil begrenzt den Vorratsraum vorzugsweise in radialer Richtung nach außen, um die Viskoflüssigkeit sicher auffangen oder aufnehmen zu können, insbesondere wenn es sich bei der Viskoflüssigkeit um ein Öl oder Fliehöl handelt. So kann auch das Vorratsgehäuseteil beispielsweise einen rohrförmigen Abschnitt aufweisen, der den Vorratsraum in radialer Richtung nach außen begrenzt. Überdies kann auch das Vorratsgehäuseteil einen Befestigungsabschnitt aufweisen, der beispielsweise ringscheibenförmig oder flanschartig ausgebildet sein kann, um das Vorratsgehäuseteil an dem ersten oder/und zweiten Element zu befestigen. Um bei dieser Ausführungsform eine möglichst schnelle und direkte Zufuhr der Viskoflüssigkeit von dem Vorratsraum in den Arbeitsraum zu gewährleisten, ist der Vorratsraum vorzugsweise gegenüber dem Arbeitsraum in radialer Richtung innen, gegebenenfalls mit dem Arbeitsraum in radialer Richtung geschachtelt, angeordnet. Auf diese Weise kann die Viskoflüssigkeit aufgrund der bei Drehung des Torsionsschwingungsdämpfers auftretenden Fliehkräfte in radialer Richtung nach außen möglichst direkt und schnell in den Arbeitsraum zugeführt werden, ohne dass die Viskoflüssigkeit mit zusätzlichem Druck beaufschlagt oder bauraumintensiv umgeleitet werden müsste.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers ist der Vorratsraum ringförmig ausgebildet. Um bei dieser Ausführungsform die Massenträgheit desjenigen Elements zu erhöhen, an dem das Vorratsgehäuseteil angeordnet oder befestigt ist, sind vorzugsweise Zwischenwände zur Unterteilung des ringförmigen Vorratsraums in mehrere ringsegmentförmige Teilräume vorgesehen. Die Zwischenwände können hierbei an dem Vorratsgehäuseteil befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet sein. Überdies tragen die Zwischenwände nicht nur zur einer Erhöhung der Massenträgheit bei, vielmehr bewirken die Zwischenwände auch, dass Viskoflüssigkeit in dem Vorratsraum zurückgehalten wird, selbst wenn der Torsionsschwingungsdämpfer stillsteht. Auf diese Weise steht beim erneuten Starten der Antriebseinheit bzw. des Torsionsschwingungsdämpfers bereits eine größere Menge an Viskoflüssigkeit innerhalb des Vorratsraums zur Verfügung, die dem Arbeitsraum zugeführt werden kann, selbst wenn noch keine neue Viskoflüssigkeit in den Vorratsraum eingeleitet wurde. Hierdurch ist eine besonders sichere Funktionsweise der Viskokupplung beim Starten der Antriebseinheit bzw. des Torsionsschwingungsdämpfers gewährleistet.
Um die zuvor erwähnte Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum in Abhängigkeit von der Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zu steuern oder zu regeln und somit das entgegenwirkende Reibmoment zu manipulieren bzw. zu ändern, ist der Torsionsschwingungsdämpfer in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung derart ausgebildet, dass die Flüssigkeitszufuhr, gegebenenfalls über den Vorratsraum, in den Arbeitsraum verringert oder verhindert ist, wenn die die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbar beschreibende Größe größer als ein vorbestimmter Zufuhrgrenzwert ist, und erhöht ist, wenn die die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbar beschreibende Größe kleiner als der Zufuhrgrenzwert ist. Der vorbestimmte Zufuhrgrenzwert ist hierbei ein Grenzwert für die genannte Größe, also beispielsweise ein vorbestimmter Drehzahlgrenzwert, ein vorbestimmter Fliehkraftgrenzwert, ein vorbestimmter Fliehöldruckgrenzwert, ein vorbestimmter Beschleunigungsgrenzwert oder ähnliches. Alternativ oder ergänzend ist der Torsionsschwingungsdämpfer derart ausgebildet, dass die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum verringert oder verhindert ist, wenn die die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbar beschreibende Größe kleiner als ein vorbestimmter Abfuhrgrenzwert ist, und erhöht, wenn die die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbar beschreibende Größe größer als der Abfuhrgrenzwert ist. Auch in diesem Fall ist der Abfuhrgrenzwert ein Grenzwert für die genannte Größe. So kann auch der vorbestimmte Abfuhrgrenzwert beispielsweise ein vorbestimmter Drehzahlgrenzwert, ein vorbestimmter Fliehkraftgrenzwert, ein vorbestimmter Fliehöldruckgrenzwert, ein vorbestimmter Beschleunigungsgrenzwert oder ähnliches sein. Ist die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum verhindert, wenn die die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbar beschreibende Größe größer als der vorbestimmte Zufuhrgrenzwert ist, so hat dies den Vorteil, dass der Arbeitsraum bei höheren Drehzahlen vollständig entleert werden kann, zumal keine Viskoflüssigkeit mehr über den Vorratsraum in den Arbeitsraum zugeführt werden kann, so dass das entgegenwirkende Reibmoment bei höheren Drehzahlen nahezu vollständig eliminiert werden kann. Ist hingegen die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum verhindert, wenn die die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbar beschreibende Größe kleiner als der vorbestimmte Abfuhrgrenzwert ist, so führt dies zu einem besonders hohen entgegenwirkenden Reibmoment, um die Schwingungsamplituden im Bereich niedriger Drehzahlen deutlich zu verringern. Des Weiteren bewirkt eine Erhöhung der Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum, wenn die die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbare beschreibende Größe größer als der Abfuhrgrenzwert ist, dazu, dass der Arbeitsraum bei höheren Drehzahlen nahezu vollständig entleert werden kann, so dass das entgegenwirkende Reibmoment bei höheren Drehzahlen nahezu eliminiert und somit der Fahrkomfort bei höheren Drehzahlen verbessert ist. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass für die Flüssigkeitszufuhr und die Flüssigkeitsabfuhr unterschiedliche Größen vorgesehen sein können, die die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbar beschreiben. Außerdem können der vorbestimmte Zufuhrgrenzwert und der vorbestimmte Abfuhrgrenzwert selbst bei einer gleichen zugrundeliegenden Größe zur zumindest mittelbaren Beschreibung der Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements unterschiedliche Werte annehmen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers, die auf der vorangehend beschriebenen Ausführungsform basiert, sind der Zufuhrgrenzwert und der Abfuhrgrenzwert derart vorbestimmt, dass die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum nur dann erhöhbar ist, wenn die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum bereits verringert oder verhindert ist. Wenngleich dies nicht zwingend erforderlich ist, so bestehen doch Vorteile beim Abschalten bzw. Stoppen der Antriebseinheit bzw. des Torsionsschwingungsdämpfers, wie dies nachstehend kurz erläutert werden soll. Wird der Torsionsschwingungsdämpfer mit einer hohen Drehzahl angetrieben, so ist die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum verringert oder verhindert, während die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum erhöht ist. Wird die Antriebseinheit oder der Torsionsschwingungsdämpfer angehalten oder gestoppt, so wird zunächst die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum verringert oder verhindert, um erst bei einer weiteren Verlangsamung des Torsionsschwingungsdämpfers anschließend die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum, gegebenenfalls über den Vorratsraum, wieder zu erhöhen. Auf diese Weise ist ein sicheres Befüllen des Arbeitsraums mit Viskoflüssigkeit beim Anhalten oder Abschalten der Antriebseinheit oder des Torsionsschwingungsdämpfers gewährleistet, ohne dass beim Anhalten zwischenzeitlich in den Arbeitsraum zugeführte Viskoflüssigkeit gleich wieder aus dem Arbeitsraum abgeführt wird. Die Viskoflüssigkeit innerhalb des Arbeitsraums steht dann unmittelbar wieder für den Startvorgang zur Verfügung, um im Bereich niedriger Drehzahlen bzw. im Resonanzbereich der Erzeugung größer Schwingungsamplituden durch ein entsprechend hohes entgegenwirkendes Reibmoment entgegenzuwirken.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers ist mindestens eine in Abhängigkeit von der die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbar beschreibenden Größe, gegebenenfalls automatisch, betätigbares Zufuhrventil zum Zuführen der Viskoflüssigkeit in den Arbeitsraum, gegebenenfalls über den Vorratsraum, vorgesehen, um die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum steuern oder/und regeln zu können. Alternativ oder ergänzend ist mindestens ein in Abhängigkeit von der die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbar beschreibenden Größe, gegebenenfalls automatisch, betätigbares Abfuhrventil zum Abführen der Viskoflüssigkeit aus dem Arbeitsraum vorgesehen, um die zuvor erwähnte Steuerung oder/und Regelung der Flüssigkeitsabfuhr zu erreichen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers weist das mindestens eine Zufuhrventil einen Schließkörper auf, der in eine Öffnungsstellung, in der die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum erhöht ist, vorgespannt ist. Alternativ oder ergänzend weist das Abfuhrventil einen Schließkörper auf, der in eine Schließstellung vorgespannt ist, in der die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum verringert oder verhindert ist. Die Vorspannung des Schließkörpers des Zufuhrventils in die Öffnungsstellung oder/und des Schließkörpers des Abfuhrventils in die Schließstellung kann beispielsweise mit Hilfe eines Federelements erfolgen, das den Schließkörper des Zufuhrventils von dem Ventilsitz einer Ventilöffnung wegdrückt oder/und den Schließkörper des Abfuhrventils gegen den Ventilsitz einer Ventilöffnung des Abfuhrventils drückt.
Um die Steuerung oder/und Regelung der Viskokupplung auf besonders einfache Weise zu realisieren, ist der Schließkörper des Zufuhrventils in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers fliehkraftbedingt von der Öffnungsstellung in eine Schließstellung überführbar, in der die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum verringert oder verhindert ist. Alternativ oder ergänzend ist der Schließkörper des Abfuhrventils fliehkraftbedingt von der Schließstellung in eine Öffnungsstellung, in der die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum erhöht ist, überführbar. Man kann bei dieser Ausführungsform bei dem Zufuhrventil oder/und Abfuhrventil folglich auch von einem Fliehkraftventil sprechen. Hierbei wirkt mitunter nicht nur die durch das Gewicht des Schließkörpers bedingte Fliehkraft auf den Schließkörper ein, vielmehr kann auch die Fliehkraft der angrenzenden Viskoflüssigkeit auf den Schließkörper einwirken, so dass die zuvor erwähnte Vorspannung des Schließkörpers in die Öffnungs- oder/und Schließstellung gegebenenfalls entsprechend angepasst werden sollte.
Wie bereits zuvor erwähnt, ist die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum über das Zufuhrventil verringert oder verhindert, während die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum über das Abfuhrventil erhöht ist, wenn der Torsionsschwingungsdämpfer mit hohen Drehzahlen rotiert, so dass das der Relativdrehung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkende Reibmoment deutlich reduziert, wenn nicht gar gänzlich ausgeschaltet, ist. Nichtsdestotrotz können auch bei höheren Drehzahlen Last- oder Drehstöße auftreten, die zu erhöhten Schwingungsamplituden des Systems führen können. Um auch in diesen Belastungsfällen des Torsionsschwingungsdämpfers sicherzustellen, dass die Viskokupplung ein der Relativdrehung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkendes Reibmoment erzeugt und somit die Schwingungsamplituden des Systems verringert, ist der Schließkörper des Zufuhrventils ferner last- oder drehstoßbedingt von einer Schließstellung, in der die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum verringert oder verhindert ist, in die Öffnungsstellung überführbar. Alternativ oder ergänzend ist der Schließkörper des Abfuhrventils ferner last- oder drehstoßbedingt von einer Öffnungsstellung, in der die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum erhöht ist, in die Schließstellung überführbar. Sollte ein Fahrzeugführer beispielsweise bei bereits schneller Fahrt abrupt das Gaspedal bedienen, so würde der Schließkörper des Zufuhrventils drehstoßbedingt von der Schließstellung in die Öffnungsstellung überführt, so dass Viskoflüssigkeit aus dem Vorratsraum in den Arbeitsraum zugeführt werden kann, während der Schließkörper des Abfuhrventils drehstoßbedingt von der Öffnungsstellung in die Schließstellung überführt würde, in der die in den Arbeitsraum zugeführte Viskoflüssigkeit in dem Arbeitsraum zurückgehalten würde, so dass die Viskokupplung wieder ein größeres Reibmoment erzeugt, das größere Schwingungsamplituden in dem genannten Belastungsfall verhindert.
Um ein besonders einfaches und automatisches last- oder drehstoßbedingtes Überführen des Schließkörpers in die Schließstellung oder/und Öffnungsstellung zu bewirken, ist das last- oder drehstoßbedingte Überführen des Schließkörpers des Zufuhrventils in die Öffnungsstellung oder/und das last- oder drehstoßbedingte Überführen des Schließkörpers des Abfuhrventils in die Schließstellung in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers durch eine Massenträgheitssteuerung des jeweiligen Schließkörpers bewirkt. So kann beispielsweise ein mit dem jeweiligen Schließkörper gekoppeltes Massenträgheitsteil vorgesehen sein, das aus einer vorbestimmten Ausgangsposition relativ zu dem ersten oder zweiten Element, in die das Massenträgheitsteil vorzugsweise vorgespannt ist, last- oder drehstoßbedingt ausgelenkt werden, um über die Kopplung mit dem Schließkörper ein entsprechendes Überführen desselben in die Öffnungs- bzw. Schließstellung zu bewirken.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers weist die Viskokupplung mindestens ein mit dem ersten Element in Drehmitnahmeverbindung stehendes erstes Reibteil und mindestens ein mit dem zweiten Element in Drehmitnahmeverbindung stehendes zweites Reibteil auf, die voneinander beabstandet in dem Arbeitsraum angeordnet sind. Auf diese Weise kann die in dem Arbeitsraum aufnehmbare oder aufgenommene Viskoflüssigkeit zwischen den voneinander beabstandeten Reibteilen das durch Flüssigkeitsreibung erzeugte, der Relativdrehung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entgegenwirkende Reibmoment erzielen. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn mindestens zwei erste Reibteile oder/und mindestens zwei zweite Reibteile vorgesehen sind. Es ist bei dieser Ausführungsform ferner bevorzugt, wenn das mindestens eine erste Reibteil und das mindestens eine zweite Reibteil bezogen auf die axialen Richtungen einander hintergreifend angeordnet sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers ist das erste oder/und zweite Reibteil lamellenförmig oder ringscheibenförmig ausgebildet. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das erste oder zweite Reibteil eine äußere Drehmitnahmekontur aufweist, während das zweite oder erste Reibteil eine innere Drehmitnahmekontur aufweist, also beispielsweise eine Außenverzahnung einerseits und eine Innenverzahnung andererseits. Auch ist es bevorzugt, wenn die ersten und zweiten Reibteile abwechselnd hintereinander anliegend angeordnet sind, um eine besonders starke Flüssigkeitsreibung und somit ein besonders großes entgegenwirkendes Reibmoment zu erzielen. Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das erste oder/und zweite Reibteil auf den einander zugewandten Flächen der Reibteile eine Flüssigkeitsmitnahmekontur zur Mitnahme der Viskoflüssigkeit in Umfangsrichtung aufweist.
Grundsätzlich können die Reibteile derart mit dem jeweiligen Element des Torsionsschwingungsdämpfers in Drehmitnahmeverbindung stehen, dass diese relativ zu dem jeweiligen Element, beispielsweise in axialer Richtung, bewegbar sind, so dass unter Umständen sogar ein unmittelbarer Kontakt zwischen dem ersten und zweiten Reibteil entstehen kann. Um jedoch den Nachteil eines direkten Kontaktes zwischen dem ersten und zweiten Reibteil, nämlich insbesondere den – wenn auch nur geringfügig – erhöhten Verschleiß und den damit einhergehenden Abrieb, zu vermeiden, sind die Reibteile derart an dem jeweiligen Element angeordnet, dass diese dauerhaft voneinander beabstandet in dem Arbeitsraum angeordnet sind. Ein unmittelbarer Kontakt zwischen den Reibteilen ist damit ausgeschlossen, wobei die Reibteile zu diesem Zweck beispielsweise jeweils in axialer Richtung an dem jeweiligen Element, gegebenenfalls mittels eines Sicherungsrings, festgelegt sein können.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient dem Betrieb eines Torsionsschwingungsdämpfers der zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Art. Das Verfahren weist den Verfahrensschritt des Veränderns des durch die Viskokupplung erzielbaren entgegenwirkenden Reibmoments durch Verändern der Flüssigkeitszufuhr in die Viskokupplung oder/und durch Verändern der Flüssigkeitsabfuhr aus der Viskokupplung oder/und durch Verändern der Flüssigkeitsmenge in der Viskokupplung auf. Die Begriffe der Flüssigkeitszufuhr, der Flüssigkeitsabfuhr und der Flüssigkeitsmenge beziehen sich hier wiederum auf die Viskoflüssigkeit. Hinsichtlich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die vorangehend beschriebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers verwiesen, die in entsprechender Weise für das Verfahren gelten.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens eine die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbar beschreibende Größe erfasst, wobei das Verändern der Flüssigkeitszufuhr in die Viskokupplung, der Flüssigkeitsabfuhr aus der Viskokupplung oder/und der Flüssigkeitsmenge in der Viskokupplung in Abhängigkeit von der mindestens einen die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbar beschreibenden Größe, gegebenenfalls automatisch, erfolgt. Der Begriff des Erfassens mindestens einer die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbar beschreibenden Größe ist hierbei weit auszulegen. So ist es nicht zwangsläufig erforderlich, eine zusätzliche Erfassungseinrichtung bereitzustellen, vielmehr können die Mittel zur Flüssigkeitszufuhr oder/und die Mittel zur Flüssigkeitsabfuhr gleichermaßen die mindestens eine die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements zumindest mittelbar beschreibende Größe erfassen und selbsttätig reagieren, wie dies beispielsweise bei dem zuvor beschriebenen Zufuhrventil oder/und Abfuhrventil der Fall ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines Antriebsstrangs mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers in geschnittener Darstellung mit dem Zufuhrventil in der Öffnungsstellung und dem Abfuhrventil in der Schließstellung,
2 den Antriebsstrang von 1 mit dem Zufuhrventil und dem Abfuhrventil in der Schließstellung,
3 den Antriebsstrang von 1 und 2 mit dem Zufuhrventil in der Schließstellung und dem Abfuhrventil in der Öffnungsstellung und
4 eine schematische Darstellung der zusätzlichen Massenträgheitssteuerung des Schließkörpers des Zufuhrventils und des Abfuhrventils am Beispiel des Zufuhrventils.
1 zeigt einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, in dem eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers 2 vorgesehen ist. In den Figuren sind die einander entgegengesetzten axialen Richtungen 4, 6, die einander entgegengesetzten radialen Richtungen 8, 10 und die einander entgegengesetzten Umfangsrichtungen 12, 14 anhand entsprechender Pfeile angedeutet, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer 2 um eine sich in den axialen Richtungen 4, 6 erstreckende Drehachse 16 in Umfangsrichtung 12, 14 drehbar ist.
Der Torsionsschwingungsdämpfer 2 weist ein erstes Element 18 und ein zweites Element 20 auf, die um einen vorbestimmten Winkel relativ zueinander um die Drehachse 16 verdrehbar sind. Das erste Element 18 weist ein in radialer Richtung 10 innenliegendes Nabenteil 22 auf, das drehfest mit einer Drehmitnahmescheibe 24 des ersten Elements 18 verbunden ist, die sich ausgehend von dem Nabenteil 22 in radialer Richtung 8 nach außen erstreckt und flanschartig bzw. ringscheibenförmig ausgebildet ist. An der in radialer Richtung 8 nach außen weisenden Seite der Drehmitnahmescheibe 24 ist mindestens ein in radialer Richtung 8 hervorstehender Mitnehmer 26 vorgesehen. Das zweite Element 20 weist einen scheibenförmigen Stützabschnitt 28 auf, der in radialer Richtung 10 nach innen über ein Radiallager 30, vorzugsweise ein Wälzlager, an dem Nabenteil 22 abgestützt ist und in radialer Richtung 8 nach außen ein Federgehäuse 32 aufweist, das einen ringförmigen Aufnahmeraum 34 zumindest teilweise umgibt. Darüber hinaus ist eine Dichtung 36 zwischen dem in radiale Richtung 10 weisenden Endabschnitt des Stützabschnitts 28 und dem Nabenteil 22 des ersten Elements 18 angeordnet. Auch das zweite Element 20 weist im Bereich des Federgehäuses 32 in den Aufnahmeraum 34 hervorstehende Mitnehmer 38 auf, die in der dargestellten Ausführungsform in den axialen Richtungen 4 bzw. 6 in den Aufnahmeraum 34 hervorstehen. Die Mitnehmer 26 des ersten Elements 18 stehen hingegen in radialer Richtung 8 in den Aufnahmeraum 34 hervor, wobei in dem Aufnahmeraum 34 mindestens eine Federeinrichtung 40 angeordnet ist, die in der einen Umfangsrichtung 12, 14 an dem Mitnehmer 26 des ersten Elements 18 und in der entgegengesetzten Umfangsrichtung 14, 12 an dem Mitnehmer 38 des zweiten Elements 20 abstützbar oder abgestützt ist, so dass die mindestens eine Federeinrichtung 40 eine federelastische Drehmitnahmekopplung zwischen dem ersten Element 18 und dem zweiten Element 20 in Umfangsrichtung 12, 14 bewirkt. Bei der mindestens einen Federeinrichtung 40 handelt es sich vorzugsweise um eine oder mehrere, gegebenenfalls gekrümmte, Schraubenfedern.
Das erste Element 18 steht über das Nabenteil 22 mit der Ausgangsseite einer lediglich schematisch angedeuteten Antriebseinheit 42 in Drehmitnahmeverbindung, die im vorliegenden Beispiel als Verbrennungsmotor ausgebildet ist. Das erste Element 18 kann im vorliegenden Beispiel somit auch als Primärelement des Torsionsschwingungsdämpfers 2 oder als Eingangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers 2 bezeichnet werden. Das zweite Element 20 steht hingegen mit der Eingangsseite einer schaltbaren Kupplungseinrichtung 44 in Drehmitnahmeverbindung, die einem Getriebe 46 des Antriebsstrangs vorgeschaltet ist, wobei es sich bei der schaltbaren Kupplungseinrichtung 44 vorzugsweise um eine Doppelkupplungseinrichtung handelt, die dem Getriebe 46 in Form eines Doppelkupplungsgetriebes vorgeschaltet ist. Mithin kann das zweite Element 20 im vorliegenden Beispiel auch als Ausgangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers 2 oder als Sekundärelement des Torsionsschwingungsdämpfers 2 bezeichnet werden.
Abweichend von den 1 bis 3 kann auf das Radiallager 30 grundsätzlich verzichtet werden, jedoch ist dieses insofern von Vorteil, als dass der nachstehend beschriebene Aufnahmeraum 48 besonders volumenstabil ausgebildet ist. Darüber hinaus kann alternativ oder ergänzend auf die Dichtung 36 verzichtet werden, insbesondere wenn der Torsionsschwingungsdämpfer 2 und die Kupplungseinrichtung 44 in einem gemeinsamen Nassraum angeordnet sind, wie dies weiterhin bevorzugt ist. Ein solcher gemeinsamer Nassraum kann in axialer Richtung 4 durch einen nicht dargestellten Deckel begrenzt werden oder sein, der beispielsweise dichtend mit dem Nabenteil 22 zusammenwirkt und die Dichtung 36 somit entbehrlich macht.
In axialer Richtung 4, 6 zwischen dem Stützabschnitt 28 des zweiten Elements 20 und der Drehmitnahmescheibe 24 des ersten Elements 18 ist ein weiterer Aufnahmeraum 48 ausgebildet. Innerhalb des Aufnahmeraums 48 ist eine Viskokupplung 50 zur Erzielung eines der Relativdrehung zwischen dem ersten Element 18 und dem zweiten Element 20 in Umfangsrichtung 12, 14 entgegenwirkenden Reibmoments vorgesehen, wobei die Viskokupplung 50 unter Veränderung dieses entgegenwirkendes Reibmoments steuerbar oder/und regelbar ist, wie dies später noch näher erläutert wird. Die Viskokupplung 50 ist relativ dicht in radialer Richtung 8 an der Federeinrichtung 40 bzw. dem Aufnahmeraum 34 angeordnet. Hierbei ist es bevorzugt, wenn – wie aus den Figuren ersichtlich – die Viskokupplung 50 in der bezogen auf die radiale Richtung 8, 10 äußeren Hälfte des Aufnahmeraums 48 angeordnet ist.
Die Viskokupplung 50 weist ein erstes Kupplungsgehäuseteil 52 auf. Das erste Kupplungsgehäuseteil 52 weist einen ringscheibenförmigen oder flanschartigen, sich in radialer Richtung 8, 10 erstreckenden Befestigungsabschnitt 54 auf, der an der Drehmitnahmescheibe 24 des ersten Elements 18 drehfest befestigt ist, wobei der Befestigungsabschnitt 54 beispielsweise mit der Drehmitnahmescheibe 24 verschweißt, verschraubt oder vernietet sein kann. Der Befestigungsabschnitt 54 ist einstückig mit einem sich im Wesentlichen in den axialen Richtungen 4, 6 erstreckenden rohrförmigen Abschnitt 56 ausgebildet, der sich ausgehend von dem an der Drehmitnahmescheibe 24 befestigten Befestigungsabschnitt 54 in Richtung des Stützabschnitts 28, also in axialer Richtung 4, erstreckt. Zwischen dem rohrförmigen Abschnitt 56 und dem Stützabschnitt 28 des zweiten Elements 20 ist ferner eine umlaufende Dichtung 58 vorgesehen.
Darüber hinaus weist die Viskokupplung 50 ein zweites Kupplungsgehäuseteil 60 auf. Auch das zweite Kupplungsgehäuseteil 60 weist einen ringscheibenförmigen, flanschartigen und sich in radialer Richtung 8, 10 erstreckenden Befestigungsabschnitt 62 auf, dieser ist jedoch nicht an dem ersten Element 18, sondern vielmehr an dem Stützabschnitt 28 des zweiten Elements 20 befestigt, wobei die drehfeste Befestigung bzw. Anordnung des Befestigungsabschnitts 54 an dem Stützabschnitt 28 des zweiten Elements 20 wiederum beispielsweise durch Verschrauben, Vernieten oder Verschweißen erfolgen kann. An den Befestigungsabschnitt 62 des zweiten Kupplungsgehäuseteils 60 schließt sich wiederum ein einstückig damit ausgebildeter rohrförmiger Abschnitt 64 an, der sich ausgehend von dem Befestigungsabschnitt 62 in Richtung der Drehmitnahmescheibe 24 des ersten Elements 18 erstreckt und in dem mehrere Aussparungen 66 vorgesehen sind.
In radialer Richtung 8, 10 zwischen den rohrförmigen Abschnitten 56, 64 ist ein Arbeitsraum 68 ausgebildet, der überdies in den axialen Richtungen 4, 6 durch das zweite und erste Element 20, 18 oder/und durch den Befestigungsabschnitt 62 und den Befestigungsabschnitt 54 begrenzt ist. So begrenzt der rohrförmige Abschnitt 56 zusammen mit der Dichtung 58 den Arbeitsraum 68 in radialer Richtung 8 nach außen, während der rohrförmige Abschnitt 64 des zweiten Kupplungsgehäuseteils 60 den Arbeitsraum 68 in radialer Richtung 10 nach innen begrenzt. In dem Arbeitsraum 68 ist eine eine Flüssigkeitsreibung verursachende Viskoflüssigkeit, gegebenenfalls ein Öl oder Fliehöl, aufnehmbar oder aufgenommen, worauf später nochmals näher eingegangen wird.
Die Viskokupplung 50 weist ferner mindestens ein mit dem ersten Element 18 in Drehmitnahmeverbindung stehendes erstes Reibteil 70, hier zwei erste Reibteile 70, und mindestens ein mit dem zweiten Element 20 in Drehmitnahmeverbindung stehendes zweites Reibteil 72 auf, hier zwei zweite Reibteile 72, wobei die ersten Reibteile 70 jeweils beabstandet von den zweiten Reibteilen 72 in dem Arbeitsraum 68 angeordnet sind. Die Reibteile 70, 72 sind jeweils lamellenförmig oder ringscheibenförmig ausgebildet, wobei die ersten und zweiten Reibteile 70, 72 in axialer Richtung 4, 6 abwechselnd aufeinander folgen. Dabei sind die ersten Reibteile 70 und die zweiten Reibteile 72 bezogen auf die axialen Richtungen 4, 6 einander hintergreifend angeordnet. Während die ersten Reibteile 70 mit dem rohrförmigen Abschnitt 56 drehfest verbunden sind oder in Drehmitnahmeverbindung stehen, um die Drehmitnahmeverbindung mit dem ersten Element 18 zu bewirken, sind die zweiten Reibteile 72 derart ausgebildet, dass diese drehfest mit dem rohrförmigen Abschnitt 64 verbunden sind oder mit diesem in Drehmitnahmeverbindung stehen, um die Drehmitnahmeverbindung zwischen den zweiten Reibteilen 72 und dem zweiten Element 20 zu bewirken. Mithin kann bei den rohrförmigen Abschnitten 56 und 64 auch von Lamellentragabschnitten gesprochen werden. Die drehfeste Verbindung oder die Drehmitnahmeverbindung zwischen dem jeweiligen Reibteil 70, 72 und dem zugehörigen rohrförmigen Abschnitt 56, 64 kann dabei beispielsweise über eine Drehmitnahmekontur an den Reibteilen 70, 72 einerseits und einer damit korrespondierenden Drehmitnahmekontur an den rohrförmigen Abschnitten 56, 64 andererseits bewirkt werden.
Grundsätzlich können die Reibteile 70, 72 derart mit dem jeweiligen rohrförmigen Abschnitt 56, 64 verbunden sein, dass diese in axialer Richtung 4, 6 verschiebbar sind und somit unter Umständen sogar ein direkter Kontakt zwischen den ersten Reibteilen 70 einerseits und den zweiten Reibteilen 72 andererseits auftreten kann. Da es bei der Viskokupplung 50 jedoch bevorzugt ist, das der Relativbewegung zwischen dem ersten Element 18 und dem zweiten Element 20 entgegenwirkende Reibmoment ausschließlich durch die Flüssigkeitsreibung innerhalb der Viskokupplung 50 zu erzielen und somit den Verschleiß und Abrieb zu verringern, ist es bevorzugt, wenn die ersten Reibteile 70 dauerhaft von den zweiten Reibteilen 72 innerhalb des Arbeitsraums 68 voneinander beabstandet angeordnet sind, so dass ein direkter Kontakt zwischen den Reibteilen 70 einerseits und den Reibteilen 72 andererseits vermieden wird. Dies kann beispielsweise durch entsprechende axiale Festlegung der Reibteile 70, 72 an dem zugehörigen rohrförmigen Abschnitt 56, 64 erzielt werden, wenngleich in den Figuren auf die Darstellung entsprechender Festlegungsmittel, wie beispielsweise von Sicherungsringen, aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet wurde.
Innerhalb des Aufnahmeraums 48 ist ferner ein Vorratsraum 74 angeordnet, in dem die Viskoflüssigkeit aufnehmbar oder aufgenommen und über den die Viskoflüssigkeit dem Arbeitsraum 68 zuführbar ist. Der Vorratsraum 74 ist gegenüber dem Arbeitsraum 68 in radialer Richtung 10 nach innen versetzt innerhalb des Aufnahmeraums 48 angeordnet. Genauer gesagt sind der Vorratsraum 74 und der Arbeitsraum 68 in radialer Richtung 8, 10 miteinander geschachtelt angeordnet, um die später näher beschriebene Zufuhr der Viskoflüssigkeit von dem Vorratsraum 74 in radialer Richtung 8 in den Arbeitsraum 68 zu vereinfachen und einen Torsionsschwingungsdämpfer 2 mit relativ kurzer axialer Baulänge auch im Bereich der in radialer Richtung 10 innenliegenden Drehmitnahmescheibe 24 des ersten Elements 18 und des Stützabschnitts 28 des zweiten Elements 20 zu erzielen.
Um einen derartigen Vorratsraum 74 zu schaffen, ist in dem Aufnahmeraum 48 ein an der Drehmitnahmescheibe 24 drehfest angeordnetes und befestigtes Vorratsgehäuseteil 76 angeordnet. Das Vorratsgehäuseteil 76 weist wiederum einen ringscheibenförmigen, flanschartigen, sich in radialer Richtung 8, 10 erstreckenden Befestigungsabschnitt 78 auf, der beispielsweise durch Verschrauben, Verschweißen oder Vernieten an der Drehmitnahmescheibe 24 befestigt ist. An dem Befestigungsabschnitt 78 schließt sich wiederum ein im Wesentlichen rohrförmiger Abschnitt 80 an, der sich ausgehend von dem Befestigungsabschnitt 78 in die axiale Richtung 4 und somit in Richtung des Stützabschnitts 28 des zweiten Elements 20 erstreckt. Zwischen dem in axiale Richtung 4 weisenden Ende des rohrförmigen Abschnitts 80 und dem Stützabschnitt 28 des zweiten Elements 20 ist wiederum eine umlaufende Dichtung 82 angeordnet. Der rohrförmige Abschnitt 80 des Vorratsgehäuseteils 76 begrenzt den Vorratsraum 74 in radialer Richtung 8 nach außen und stellt somit auch eine Barriere dar, die eine Viskoflüssigkeit innerhalb des Vorratsraums 74 umgehen muss, um in radialer Richtung 8 nach außen, gegebenenfalls über die Aussparungen 66, dem Arbeitsraum 68 zugeführt werden zu können.
Der Vorratsraum 74 ist – wie auch der Arbeitsraum 68 – ringförmig ausgebildet. Im Gegensatz zu dem Arbeitsraum 68 der in Umfangsrichtung 12, 14 durchgehend ausgebildet ist, sind an dem Vorratsgehäuseteil 76 jedoch ferner Zwischenwände 84 vorgesehen, die den ringförmigen Vorratsraum 74 in mehrere ringsegmentförmige Teilräume unterteilen. So ist vorzugsweise jedem der später näher beschriebenen Zufuhrventile ein eigenständiger, ringsegmentförmiger Teilraum zugeordnet, wobei die Zwischenwände 84 vorzugsweise in Umfangsrichtung 12, 14 gleichmäßig voneinander beabstandet sind, um ringsegmentförmige Teilräume mit einem annähernd gleichen Fassungsvermögen zu schaffen. Die zuvor erwähnte umlaufende Dichtung 82 dichtet hierbei auch den Bereich zwischen den Zwischenwänden 84 und dem Stützabschnitt 28 des zweiten Elements 20 ab, alternativ können hier jedoch auch separate Dichtungen vorgesehen sein. Der Vorratsraum 74 ist in radialer Richtung 10 nach innen geöffnet, so dass eine Viskoflüssigkeit, hier über eine Zufuhrleitung 86 in dem Nabenteil 22 des ersten Elements 18, über den Aufnahmeraum 48 in den Vorratsraum 74 gelangen kann, wobei die Viskoflüssigkeit in diesem Fall vorzugsweise fliehkraftbedingt in den Vorratsraum 74 getrieben wird.
An dem Vorratsgehäuseteil 76 ist ferner mindestens ein automatisch betätigbares oder selbsttätig schaltendes Zufuhrventil 88 zum Zuführen der Viskoflüssigkeit aus dem Vorratsraum 74 in den Arbeitsraum 68 vorgesehen. Das Zufuhrventil 88 weist eine von einem Ventilsitz umgebene Ventilöffnung 90 in dem rohrförmigen Abschnitt 80 des Vorratsgehäuseteils 76 und einen in radialer Richtung 8, 10 bewegbaren Schließkörper 92 auf, der dem Ventilsitz bzw. der Ventilöffnung 90 zugeordnet ist. Der Schließkörper 92 des Zufuhrventils 88 ist in radialer Richtung 10 nach innen in eine Öffnungsstellung vorgespannt, die in 1 gezeigt ist und in der die Flüssigkeitszufuhr aus dem Vorratsraum 74 in radialer Richtung 8 nach außen durch die Ventilöffnung 90 in den Arbeitsraum 68 erhöht ist. Mit anderen Worten ist die Ventilöffnung 90 in der Öffnungsstellung des Schließkörpers 92 des Zufuhrventils 88 freigegeben, so dass die Viskoflüssigkeit aus dem Vorratsraum 74 in radialer Richtung 8 nach außen in den Arbeitsraum 68 strömen kann. Um den Schließkörper 92 des Zufuhrventils 88 in dessen in 1 gezeigte Öffnungsstellung vorzuspannen, ist ein Federelement 94 vorgesehen, das einerseits an dem Schließkörper 92 und andererseits an dem ersten Element 18, gegebenenfalls über das Vorratsgehäuseteil 76, angreift. Der Schließkörper 92 des Zufuhrventils 88 kann fliehkraftbedingt, also aufgrund einer in radialer Richtung 8 wirkenden Fliehkraft, die durch eine Rotation des ersten Elements 18 um die Drehachse 16 bewirkt ist, von der Öffnungsstellung nach 1 in radialer Richtung 8 nach außen in eine in 2 gezeigte Schließstellung überführt werden, in der die Flüssigkeitszufuhr aus dem Vorratsraum 74 über die Ventilöffnung 90 in den Arbeitsraum 68 verringert oder verhindert, vorzugsweise jedoch verhindert, ist. Mit anderen Worten verschließt der Schließkörper 92 die Ventilöffnung 90 in dessen Schließstellung zumindest teilweise oder vollständig.
Darüber hinaus ist mindestens ein automatisch betätigbares oder selbsttätig schaltendes Abfuhrventil 96 zum Abführen der Viskoflüssigkeit in radialer Richtung 8 nach außen aus dem Arbeitsraum 68 – und vorzugsweise in den Aufnahmeraum 34 oder das Federgehäuse 32 – vorgesehen, das dem zuvor beschriebenen Zufuhrventil 88 im Wesentlichen ähnelt. Das Abfuhrventil 96 weist eine in dem rohrförmigen Abschnitt 56 des ersten Kupplungsgehäuseteils 52 ausgebildete, von einem Ventilsitz umgebene Ventilöffnung 98 und einen dem Ventilsitz bzw. der Ventilöffnung 98 zugeordneten Schließkörper 100 auf, der in radialer Richtung 8, 10 beweglich ist. Der Schließkörper 100 des Abfuhrventils 96 ist in eine in den 1 und 2 gezeigte Schließstellung vorgespannt, in der die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum 68 über die Ventilöffnung 98 in radialer Richtung 8 nach außen verringert oder verhindert, vorzugsweise verhindert, ist. Mit anderen Worten verschließt der Schließkörper 100 die Ventilöffnung 98 in dessen Schließstellung zumindest teilweise oder gänzlich, so dass die in den Arbeitsraum 68 gelangende Viskoflüssigkeit innerhalb des Arbeitsraumes 68 aufgestaut und die Menge der Viskoflüssigkeit, also die Flüssigkeitsmenge, innerhalb des Arbeitsraums 68 erhöht werden kann. Zum Vorspannen des Schließkörpers 100 des Abfuhrventils 96 in dessen Schließstellung ist wiederum ein Federelement 102 vorgesehen, das einerseits an dem Schließkörper 100 und andererseits an dem ersten Element 18, gegebenenfalls über das erste Kupplungsgehäuseteil 52 angreift. Nichtsdestotrotz kann auch der Schließkörper 100 des Abfuhrventils 96 fliehkraftbedingt, also aufgrund einer durch die Drehung des ersten Elements 18 um die Drehachse 16 erzeugten, in radialer Richtung 8 nach außen wirkenden Fliehkraft, von der in den 1 und 2 gezeigten Schließstellung in radialer Richtung 8 nach außen entgegen der Rückstellkraft des Federelements 102 in eine Öffnungsstellung überführt werden, in der die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum 68 in radialer Richtung 8 nach außen erhöht ist. Mit anderen Worten gibt der Schließkörper 100 in dessen Öffnungsstellung die Ventilöffnung 98 frei, um ein möglichst ungehindertes Ausströmen der Viskoflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 68 durch die Ventilöffnung 98 zu ermöglichen.
Aus der vorangehenden Beschreibung ist somit zunächst ersichtlich, dass es sich sowohl bei dem Zufuhrventil 88 als auch bei dem Abfuhrventil 96 jeweils um ein Fliehkraftventil handelt. Da die auf die Schließkörper 92, 100 wirkende Fliehkraft im Wesentlichen von der Drehzahl des ersten Elements 18 abhängt, kann bei dem Zufuhrventil 88 und dem Abfuhrventil 96 auch von einem fliehkraft- oder/und drehzahlsensitiven Ventil gesprochen werden. Da die auf die Schließkörper 92, 100 wirkende Fliehkraft in einem direkten Zusammenhang mit der Drehzahl des ersten Elements 18 steht, kann bei der auf die Schließkörper 92, 100 in radialer Richtung 8 nach außen wirkende Fliehkraft allgemein auch von einer die Drehzahl des ersten Elements 18 zumindest mittelbar beschreibenden Größe gesprochen werden, wobei dem Zufuhrventil 88 durch Auslegung des Federelements 94 ein zuvor bestimmter Zufuhrgrenzwert zugeordnet ist, während dem Abfuhrventil 96 durch Auslegung des Federelements 102 ein vorbestimmter Abfuhrgrenzwert zugeordnet ist, wobei in der dargestellten Ausführungsform sowohl der Zufuhrgrenzwert als auch der Abfuhrgrenzwert einen Fliehkraftgrenzwert darstellen.
Nachstehend werden die Funktionsweise sowie weitere Merkmale des Torsionsschwingungsdämpfers 2 unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 näher beschrieben.
In 1 ist der Ausgangszustand des Torsionsschwingungsdämpfers 2 dargestellt, in dem der Torsionsschwingungsdämpfer 2 nicht um die Drehachse 16 gedreht wird. Der Schließkörper 92 des Zufuhrventils 88 befindet sich in dessen Öffnungsstellung, während der Schließkörper 100 des Abfuhrventils 96 in die Schließstellung vorgespannt ist. Wird die Antriebseinheit 42 gestartet, so gelangt Viskoflüssigkeit aufgrund der Fliehkraft durch die Zufuhrleitung 86 in den Aufnahmeraum 48 und in den Vorratsraum 74. Die auf den Schließkörper 92 wirkende Fliehkraft und die auf den Schließkörper 100 wirkende Fliehkraft ist aufgrund der noch niedrigen Drehzahlen derart gering bzw. unterhalb des Zufuhrgrenzwertes bzw. des Abfuhrgrenzwertes, dass der Schließkörper 92 aufgrund der Vorspannung in seiner Öffnungsstellung verbleibt, während der Schließkörper 100 aufgrund der Vorspannung in seiner Schließstellung verbleibt. In diesem niedrigen Drehzahlbereich bzw. in dem Resonanzbereich kann die Viskoflüssigkeit somit aus dem Vorratsraum 94 durch die Ventilöffnung 90 und die Aussparungen 66 dem Arbeitsraum 68 zugeführt werden, in welchem die Viskoflüssigkeit aufgrund des Schließkörpers 100 in dessen Schließstellung aufgestaut wird. Aufgrund der vergrößerter Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum 68 und der damit einhergehenden Vergrößerung der Flüssigkeitsmenge innerhalb des Arbeitsraums 68 erzeugt die Viskokupplung 50 durch Flüssigkeitsreibung ein größeres der Relativdrehung zwischen dem ersten Element 18 und dem zweiten Element 20 entgegenwirkendes Reibmoment, so dass Schwingungsamplituden in einem niedrigen Drehzahlbereich bzw. im Resonanzbereich besonders effektiv verringert werden können.
Wird die Drehzahl des ersten Elements 18 über diesen niedrigen Drehzahlbereich bzw. Resonanzbereich erhöht, so erhöht sich auch die auf die Schließkörper 92, 100 wirkende Fliehkraft. Ist die auf den Schließkörper 92 des Zufuhrventils 88 in radialer Richtung 8 wirkende Fliehkraft größer als der vorbestimmte Zufuhrgrenzwert, so wird der Schließkörper 92 von der Öffnungsstellung nach 1 in seine Schließstellung nach 2 gedrängt. Wie aus 2 ersichtlich, sind der Zufuhrgrenzwert für das Zufuhrventil 88 und der Abfuhrgrenzwert für das Abfuhrventil 96 derart vorbestimmt, dass der Schließkörper 92 des Zufuhrventils 88 bei einer Drehzahlsteigerung in dessen Schließstellung gelangt, bevor der Schließkörper 100 des Abfuhrventils 96 von seiner in 2 gezeigten Schließstellung in seine in 3 gezeigte Öffnungsstellung überführt werden kann. Man kann auch davon sprechen, dass die Flüssigkeitszufuhr über das Zufuhrventil 88 aus dem Vorratsraum 74 in den Arbeitsraum 68 erst dann wieder erhöht oder überhaupt wieder hergestellt werden kann, wenn die Flüssigkeitsabfuhr über das Abfuhrventil 96 aus dem Arbeitsraum 68 bereits verringert oder verhindert ist. In diesem mittleren Drehzahlbereich, der zwischen dem niedrigen Drehzahlbereich bzw. Resonanzbereich einerseits und einem hohen Drehzahlbereich andererseits angeordnet ist, wirkt der Schließkörper 92 des Zufuhrventils 88 in dessen Schließstellung eine Verringerung oder Verhinderung der Zufuhr der Viskoflüssigkeit aus dem Vorratsraum 74 in den Arbeitsraum 68, während der Schließkörper 100 des Abfuhrventils 96 in dessen Schließstellung eine Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum 68 verhindert und somit die Flüssigkeitsmenge innerhalb des Arbeitsraums 68 im Wesentlichen konstant hält.
Wird die Drehzahl des ersten Elements 18 über den mittleren Drehzahlbereich hinaus bis in einen höheren Drehzahlbereich erhöht, so übersteigt auch die auf den Schließkörper 100 des Abfuhrventils 96 in radialer Richtung 8 wirkende Fliehkraft den Abfuhrgrenzwert, so dass der Schließkörper 100 von seiner in 2 gezeigten Schließstellung in die in 3 gezeigte Öffnungsstellung überführt wird. Somit kann die Viskoflüssigkeit innerhalb des Arbeitsraums 68 über die Ventilöffnung 98 des Abfuhrventils 96 ausströmen, wodurch die Menge der Viskoflüssigkeit, also die Flüssigkeitsmenge innerhalb des Arbeitsraums 68, verringert wird. Bei einer verringerten Flüssigkeitsmenge innerhalb des Arbeitsraumes 68 oder bei einer nahezu vollständigen Entleerung des Arbeitsraums 68 ist das durch die Viskokupplung 50 über Flüssigkeitsreibung erzielte, der Relativdrehung zwischen dem ersten Element 18 und dem zweiten Element 20 entgegenwirkende Reibmoment ebenfalls verringert oder gar gänzlich eliminiert, so dass der Fahrkomfort in dem höheren Drehzahlbereich automatisch verbessert ist.
Es ist somit zusammenfassend festzustellen, dass bei dem Torsionsschwingungsdämpfer 2 die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum 68, die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum 68 oder/und die Flüssigkeitsmenge in dem Arbeitsraum 68 in Abhängigkeit von mindestens einer die Drehzahl des ersten Elements 18 mittelbar beschreibenden Größe, hier der auf die Schließkörper 92, 100 wirkenden Fliehkräfte, automatisch veränderbar ist, um einerseits die Schwingungsamplituden in einem niedrigen Drehzahlbereich bzw. im Resonanzbereich zu verringern und andererseits den Fahrkomfort in einem höheren Drehzahlbereich zu erhöhen. Bei der Viskoflüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um ein Öl oder Fliehöl, das dem Kühl-/Schmierölkreislauf der Antriebseinheit 42, der schaltbaren Kupplungseinrichtung 44 oder/und des Getriebes 46 entnommen ist, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer 2 sinngemäß auch einen gemeinsamen Kühl-/Schmierölkreislauf mit einer der genannten Komponenten des Antriebsstrangs aufweisen kann. In der dargestellten Ausführungsform sind der Torsionsschwingungsdämpfer 2 und die schaltbare Kupplungseinrichtung 44 vorzugsweise in einem gemeinsamen Nassraum angeordnet oder/und mit einem gemeinsamen Kühl-/Schmierölkreislauf ausgestattet, aus dem die Viskoflüssigkeit zur Verwendung in dem Arbeitsraum 68 der Viskokupplung 50 entnommen ist.
Wird die Drehzahl des ersten Elements 18 des Torsionsschwingungsdämpfers 2, beispielsweise durch Abschalten der Antriebseinheit 42, bis zum Stillstand reduziert, so gelangt die Drehzahl des ersten Elements 18 zunächst von dem hohen Drehzahlbereich nach 3 in den mittleren Drehzahlbereich nach 2, so dass der Schließkörper 100 des Abfuhrventils 96 aufgrund der Federvorspannung von der Öffnungsstellung nach 3 in die Schließstellung nach 2 zurückkehrt. Wie bereits zuvor angedeutet, sind der Zufuhrgrenzwert des Zufuhrventils 88 und der Abfuhrgrenzwert des Abfuhrventils 96 derart vorbestimmt, dass im mittleren Drehzahlbereich nach 2 zwar der Schließkörper 100 in dessen Schließstellung zurückkehrt, der Schließkörper 92 des Zufuhrventils 88 hingegen in dessen Schließstellung verbleibt. Dies hat den Vorteil, dass die grundsätzlich aus dem Vorratsraum 74 über das Zufuhrventil 88 in den Arbeitsraum 68 zuführbare Viskoflüssigkeit nicht umgehend wieder über das Abfuhrventil 96 aus dem Arbeitsraum 68 abgeführt wird. Sinkt die Drehzahl des ersten Elements 18 jedoch weiter, so dass die auf den Schließkörper 92 des Zufuhrventils 88 wirkende Fliehkraft geringer als der vorbestimmte Zufuhrgrenzwert des Zufuhrventils 88 ist, so bewegt sich der Schließkörper 92 des Zufuhrventils 88 aufgrund der Vorspannung durch das Federelement 94 wieder automatisch in dessen Öffnungsstellung nach 1. Somit kann in dem niedrigen Drehzahlbereich bzw. im Resonanzbereich noch vor dem Stillstehen des ersten Elements 18 eine ausreichende Menge an Viskoflüssigkeit aus dem Vorratsraum 74 durch das Zufuhrventil 88 in den Arbeitsraum 68 zugeführt werden, wobei der in der Schließstellung befindliche Schließkörper 100 des Abfuhrventils 96 ein Aufstauen von Viskoflüssigkeit in dem Arbeitsraum 68 bewirkt, das vorzugsweise bei einem erneuten Starten der Antriebseinheit 42 bzw. einem erneuten Drehen des ersten Elements 18 aus dem Stillstand zur Erzeugung eines hohen, der Relativbewegung zwischen dem ersten Element 18 und dem zweiten Element 20 entgegenwirkenden Reibmoments beiträgt. Dieses Reibmoment, das durch Flüssigkeitsreibung bewirkt ist, steht somit beim Startvorgang unmittelbar wieder zur Verfügung.
Selbst in dem hohen Drehzahlbereich nach 3 kann es zu relativ hohen, auf den Torsionsschwingungsdämpfer 2 wirkenden Last- oder Drehstößen kommen. Um auch bei derartigen Belastungen des Torsionsschwingungsdämpfers 2 im hohen Drehzahlbereich abweichend von der zuvor erwähnten automatischen Regelung oder Steuerung der Viskokupplung 50 ein zumindest kurzzeitig erhöhtes, entgegenwirkendes Reibmoment zu erzielen, können der Schließkörper 92 des Zufuhrventils 88 ferner last- oder drehstoßbedingt von der Schließstellung nach 3 in die Öffnungsstellung und der Schließkörper 100 des Abfuhrventils 96 ferner last- oder drehstoßbedingt von der Öffnungsstellung nach 3 in die Schließstellung überführt werden, selbst wenn die Drehzahl des ersten Elements 18 weiterhin in dem zuvor erwähnten hohen Drehzahlbereich angesiedelt ist. Das last- oder drehstoßbedingte Überführen des Schließkörpers 92 des Zufuhrventils 88 in die Öffnungsstellung und des Schließkörpers 100 des Abfuhrventils 96 in die Schließstellung wird hierbei vorzugsweise durch eine Massenträgheitssteuerungseinrichtung 104 bewirkt, die in 4 beispielhaft und schematisch für das Zufuhrventil 88 dargestellt ist. Die Massenträgheitssteuerungseinrichtung 104 weist ein in Umfangsrichtung 12, 14 relativ zu dem ersten Element 18 bewegliches, jedoch in eine Ausgangsposition vorgespanntes Masseteil 106 auf. Tritt beispielsweise bei bereits hoher Drehzahl ein Drehstoß am ersten Element 18 auf, was beispielsweise durch ein abruptes Niederdrücken des Gaspedals bedingt sein kann, so wird das Masseteil 106 aus seiner Ausgangsposition nach 4 ausgelenkt und bewirkt über eine Wirkverbindung 108 ein Überführen des Schließkörpers 92 des Zufuhrventils 88 von der in 4 gezeigten Schließstellung in dessen Öffnungsstellung. Somit kann trotz der hohen Drehzahl des ersten Elements 18 Viskoflüssigkeit aus dem Vorratsraum 74 über das Zufuhrventil 88 dem Arbeitsraum 68 zugeführt werden, wo dieses ein durch Flüssigkeitsreibung erzieltes, erhöhtes entgegenwirkendes Reibmoment bewirkt. Wird der Schließkörper 100 des Abfuhrventils 96 durch eine entsprechende Massenträgheitssteuerung von der Öffnungsstellung nach 3 in die Schließstellung überführt, so ist ferner sichergestellt, dass die last- oder drehstoßbedingt dem Arbeitsraum 68 zugeführte Viskoflüssigkeit – wenn auch nur kurzfristig – sicher in dem Arbeitsraum 68 aufgefangen oder aufgestaut wird, um das entgegenwirkende Reibmoment zu erhöhen und somit last- oder drehstoßbedingte Schwingungsamplituden zu verringern.
Bezugszeichenliste

2: Torsionsschwingungsdämpfer
4: axiale Richtung
6: axiale Richtung
8: radiale Richtung
10: radiale Richtung
12: Umfangsrichtung
14: Umfangsrichtung
16: Drehachse
18: erstes Element
20: zweites Element
22: Nabenteil
24: Drehmitnahmescheibe
26: Mitnehmer
28: Stützabschnitt
30: Radiallager
32: Federgehäuse
34: Aufnahmeraum
36: Dichtung
38: Mitnehmer
40: Federeinrichtung
42: Antriebseinheit
44: schaltbare Kupplungseinrichtung
46: Getriebe
48: Aufnahmeraum
50: Viskokupplung
52: erstes Kupplungsgehäuseteil
54: Befestigungsabschnitt
56: rohrförmiger Abschnitt
58: Dichtung
60: zweites Kupplungsgehäuseteil
62: Befestigungsabschnitt
64: rohrförmiger Abschnitt
66: Aussparungen
68: Arbeitsraum
70: erste Reibteile
72: zweite Reibteile
74: Vorratsraum
76: Vorratsgehäuseteil
78: Befestigungsabschnitt
80: rohrförmiger Abschnitt
82: Dichtung
84: Zwischenwände
86: Zufuhrleitung
88: Zufuhrventil
90: Ventilöffnung
92: Schließkörper
94: Federelement
96: Abfuhrventil
98: Ventilöffnung
100: Schließkörper
102: Federelement
104: Massenträgheitssteuerungseinrichtung
106: Masseteil
108: Wirkverbindung

Claims

Torsionsschwingungsdämpfer (2) mit einem ersten Element (18) und einem zweiten Element (20), die relativ zueinander verdrehbar sind, sowie mindestens einer Federeinrichtung (40) zur Erzielung einer federelastischen Drehmitnahmekopplung zwischen dem ersten Element (18) und dem zweiten Element (20), wobei eine Kupplungseinrichtung zur Erzielung eines der Relativdrehung zwischen dem ersten Element (18) und dem zweiten Element (20) entgegenwirkenden Reibmoments vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung als Viskokupplung (50) ausgebildet ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskokupplung (50) unter Veränderung des entgegenwirkenden Reibmoments steuerbar oder/und regelbar ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskokupplung (50) einen, vorzugsweise durch ein an dem ersten oder/und zweiten Element (18; 20) angeordnetes Kupplungsgehäuseteil (52), besonders bevorzugt in radialer Richtung (8) nach außen, begrenzten, Arbeitsraum (68) aufweist, in dem eine Viskoflüssigkeit, gegebenenfalls ein Öl oder Fliehöl, aufnehmbar oder aufgenommen ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskoflüssigkeit unter Veränderung des entgegenwirkenden Reibmoments, gegebenenfalls in radialer Richtung (8) nach außen, dem Arbeitsraum (68) zuführbar oder/und aus dem Arbeitsraum (68) abführbar ist, wobei die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum (68) oder/und die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum (68) vorzugsweise veränderbar, besonders bevorzugt steuerbar oder regelbar, ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeitsmenge in dem Arbeitsraum (68) unter Veränderung des entgegenwirkenden Reibmoments veränderbar, vorzugsweise steuerbar oder regelbar, ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum (68), die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum (68) oder/und die Flüssigkeitsmenge in dem Arbeitsraum (68) in Abhängigkeit von mindestens einer die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements (18; 20) zumindest mittelbar beschreibenden Größe, vorzugsweise automatisch, veränderbar ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein, vorzugsweise durch ein an dem ersten oder/und zweiten Element (18; 20) angeordnetes Vorratsgehäuseteil (76), gegebenenfalls in radialer Richtung (8) nach außen, begrenzter oder/und gegenüber dem Arbeitsraum (68) in radialer Richtung (10) innen, gegebenenfalls mit dem Arbeitsraum (68) in radialer Richtung (8, 10) geschachtelt, angeordneter, Vorratsraum (74) vorgesehen ist, in dem die Viskoflüssigkeit aufnehmbar oder aufgenommen und über den die Viskoflüssigkeit dem Arbeitsraum (68) zuführbar ist, wobei der Vorratsraum (74) besonders bevorzugt ringförmig ausgebildet ist und gegebenenfalls Zwischenwände (84) zur Unterteilung des ringförmigen Vorratsraums (74) in mehrere ringsegmentförmige Teilräume vorgesehen sind.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitszufuhr, gegebenenfalls über den Vorratsraum (74), in den Arbeitsraum (68) verringert oder verhindert ist, wenn die die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements (18; 20) zumindest mittelbar beschreibende Größe größer als ein vorbestimmter Zufuhrgrenzwert ist, und erhöht ist, wenn die die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements (18, 20) zumindest mittelbar beschreibende Größe kleiner als der Zufuhrgrenzwert ist, oder/und die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum (68) verringert oder verhindert ist, wenn die die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements (18, 20) zumindest mittelbar beschreibende Größe kleiner als ein vorbestimmter Abfuhrgrenzwert ist, und erhöht ist, wenn die die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements (18; 20) zumindest mittelbar beschreibende Größe größer als der Abfuhrgrenzwert ist, wobei der Zufuhrgrenzwert und der Abfuhrgrenzwert vorzugsweise derart vorbestimmt sind, dass die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum (68) nur dann erhöhbar ist, wenn die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum (68) bereits verringert oder verhindert ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein in Abhängigkeit von der die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements (18, 20) zumindest mittelbar beschreibenden Größe, gegebenenfalls automatisch, betätigbares Zufuhrventil (88) zum Zuführen der Viskoflüssigkeit in den Arbeitsraum (68) oder/und mindestens ein in Abhängigkeit von der die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements (18; 20) zumindest mittelbar beschreibenden Größe, gegebenenfalls automatisch, betätigbares Abfuhrventil (96) zum Abführen der Viskoflüssigkeit aus dem Arbeitsraum (68) vorgesehen ist, wobei vorzugsweise ein Schließkörper (92) des Zufuhrventils (88) in eine Öffnungsstellung, in der die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum (68) erhöht ist, oder/und ein Schließkörper (100) des Abfuhrventils (96) in eine Schließstellung, in der die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum (68) verringert oder verhindert ist, vorgespannt ist und besonders bevorzugt der Schließkörper (92) des Zufuhrventils (88) fliehkraftbedingt von der Öffnungsstellung in eine Schließstellung, in der die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum (68) verringert oder verhindert ist, oder/und der Schließkörper (100) des Abfuhrventils (96) fliehkraftbedingt von der Schließstellung in eine Öffnungsstellung, in der die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum (68) erhöht ist, überführbar ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (92) des Zufuhrventils (88) ferner last- oder drehstoßbedingt von einer Schließstellung, in der die Flüssigkeitszufuhr in den Arbeitsraum (68) verringert oder verhindert ist, in die Öffnungsstellung oder/und der Schließkörper (100) des Abfuhrventils (96) ferner last- oder drehstoßbedingt von einer Öffnungsstellung, in der die Flüssigkeitsabfuhr aus dem Arbeitsraum (68) erhöht ist, in die Schließstellung überführbar ist und das last- oder drehstoßbedingte Überführen des Schließkörpers (92) des Zufuhrventils (88) in die Öffnungsstellung oder/und des Schließkörpers (100) des Abfuhrventils (96) in die Schließstellung vorzugsweise durch eine Massenträgheitssteuerung des jeweiligen Schließkörpers (92; 100) bewirkt ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskokupplung (50) mindestens ein mit dem ersten Element (18) in Drehmitnahmeverbindung stehendes, vorzugsweise lamellenförmiges, erstes Reibteil (70) und mindestens ein mit dem zweiten Element (20) in Drehmitnahmeverbindung stehendes, vorzugsweise lamellenförmiges, zweites Reibteil (72) aufweist, die, besonders bevorzugt dauerhaft, voneinander beabstandet in dem Arbeitsraum (68) angeordnet sind.
Verfahren zum Betrieb eines Torsionsschwingungsdämpfers (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit dem Verfahrensschritt Verändern des durch die Viskokupplung (50) erzielbaren entgegenwirkenden Reibmoments durch Verändern der Flüssigkeitszufuhr in die Viskokupplung (50), Verändern der Flüssigkeitsabfuhr aus der Viskokupplung (50) oder/und Verändern der Flüssigkeitsmenge in der Viskokupplung (50).
Verfahren nach Anspruch 12 mit dem weiteren Verfahrensschritt Erfassen mindestens einer die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements (18, 20) zumindest mittelbar beschreibenden Größe, wobei das Verändern der Flüssigkeitszufuhr in die Viskokupplung (50), der Flüssigkeitsabfuhr aus der Viskokupplung (50) oder/und der Flüssigkeitsmenge in der Viskokupplung (50) in Abhängigkeit von der mindestens einen die Drehzahl des ersten oder/und zweiten Elements (18, 20) zumindest mittelbar beschreibenden Größe, gegebenenfalls automatisch, erfolgt.