DE102012218926B4

DE102012218926B4 - Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit Vorspannung

Info

Publication number: DE102012218926B4
Application number: DE102012218926.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dögel; Uwe Grossgebauer; Andreas Orlamünder
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2032-10-18
Also published as: US20160169321A1; DE102012218926A1; US9964176B2; WO2014060191A1; CN104736881A; CN104736881B; EP2909502A1

Abstract

Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10'), insbesondere für den Antriebsstrang (100) eines Fahrzeugs, umfassendeine um eine Drehachse (A) drehbare Trägeranordnung (12);eine zu der Trägeranordnung (12) in Umfangsrichtung relativ bewegliche Auslenkungsmasse (34),wobei die Trägeranordnung (12) und die Auslenkungsmasse (34) über eine Mehrzahl in Umfangsrichtung angeordneter und sich radial erstreckender, elastischer Rückstellelemente (42) relativ zueinander verdrehbar gekoppelt sind, wobei ein Rückstellelement (42) jeweils um einen unter Fliehkrafteinwirkung in radialer Richtung beweglichen und dem Rückstellelement (42) zugeordneten Kraftangriffspunkt (58; 58'; 60; 60') verformbar ist,dadurch gekennzeichnet, dassein erstes Rückstellelement (42) in Ruhelage der Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') in einer ersten Umfangsrichtung vorgespannt ist und, dass ein zweites Rückstellelement (42) in der Ruhelage in einer zweiten, der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzten Umfangsrichtung vorgespannt ist.

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen im Allgemeinen Drehschwingungsdämpfungsanordnungen, vorzugsweise für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, und insbesondere Drehschwingungsdämpfungsanordnungen mit abwechselnd in unterschiedlichen Richtungen vorgespannten elastischen Rückstellelementen.
Um Schwingungen, insbesondere Drehschwingungen, beispielsweise verursacht durch rotierende Bauteile (wie z.B. eine Kurbelwelle) in einem Kraftfahrzeug, zu dämpfen, sind zahlreiche Konzepte bekannt. Neben Ausgleichswellen können zusätzlich oder alternativ sogenannte Drehschwingungsdämpfer eingesetzt werden. Derartige Drehschwingungsdämpfer umfassen allgemein Dämpfungs- bzw. Auslenkungsmassen, durch deren Massenträgheit unerwünschte Drehschwingungen gedämpft werden können. Ein bekanntes drehmomentübertragendes Drehschwingungsdämpfungskonzept, um beispielsweise das Schwungmassensystem des Motors vom Getriebe und Antriebsstrang zu entkoppeln, ist z. B. das Zweimassenschwungrad mit einer Primärschwungmasse, einer Sekundärschwungmasse und einer dazwischen gelagerten Drehschwingungsdämpfungsanordnung.
Aus der DE 10 2010 053 542 A1 ist eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung bzw. ein Tilger bekannt, bei welcher Auslenkungsmassenpendeleinheiten eine ringartig um einen Träger herum angeordnete, vermittels einer Mehrzahl von an dieser festgelegten und nach radial innen sich erstreckenden, elastisch verformbaren Rückstellelementen (z.B. Blattfedern) bezüglich des Trägers in Umfangsrichtung abgestützte Auslenkungsmasse umfasst. Im Träger sind radial verlagerbar Fliehgewichte bzw. Abstützelemente vorgesehen, an welchen die nach radial innen erstreckenden Rückstellelemente in Umfangsrichtung an jeweiligen Trägerabstützbereichen bzw. Kraftangriffspunkten abstützbar sind. Die Abstützelemente sind durch diesen zugeordnete und an der Auslenkungsmasse sich abstützende Vorspannfedern nach radial innen in eine Basislage vorgespannt. Bei geringer oder nicht vorhandener Fliehkraftbelastung sind die Fliehgewichte bzw. Abstützelemente unter der Vorspannwirkung in der Basislage gehalten. Mit zunehmender Drehzahl verlagern sich die Abstützelemente fliehkraftbedingt unter zunehmender Kompression der Vorspannfedern nach radial außen, wodurch die Trägerabstützbereiche, an welchen sich die nach radial innen von der Auslenkungsmasse sich erstreckenden Rückstellelemente abstützen können, nach radial außen verschoben werden. Dies verändert die zur Auslenkung zur Verfügung stehende freie Länge der Rückstellelemente zwischen ihrer Anbindung an die Auslenkungsmasse und den jeweiligen Trägerabstützbereichen, in welchen sie über die Abstützelemente bezüglich des Trägers in Umfangsrichtung abgestützt sind. Diese Variation der freien Länge beeinflusst somit auch die effektive Pendellänge, deren Verkürzung zu einer Erhöhung der Eigenfrequenz der Auslenkungsmassenpendeleinheiten führt. Dies hat zur Folge, dass drehzahlabhängig die Steifigkeit und damit auch die Eigenfrequenz der Auslenkungsmassenpendeleinheiten veränderbar ist, in einem Sinne, dass mit zunehmender Drehzahl die Steifigkeit und somit auch die Eigenfrequenz der Drehschwingungsdämpfungsanordnung zunimmt. Damit soll versucht werden, eine Drehzahladaption der Auslenkungsmassenpendeleinheiten an eine Schwingungsanregungsordnung zu erreichen.
Bekannte Drehschwingungsdämpfungsanordnungen besitzen also ein Verstellsystem, das in Abhängigkeit von der Drehzahl die Eigenfrequenz der Drehschwingungsdämpfungsanordnung bzw. des Tilgers verstimmt, um somit gezielt eine Schwingungsanregungsordnung über einen breiten Drehzahlbereich zu tilgen. Das Verstellsystem besteht dabei aus vorzugsweise einer Mehrzahl von Fliehgewichten bzw. Abstützelementen, die symmetrisch am Umfang des Trägers verteilt sind, um Unwucht zu minimieren, und auf die unter Drehzahl eine Zentrifugalkraft wirkt. Des Weiteren umfasst das Verstellsystem wenigstens ein Rückstellelement bzw. eine Verstellfeder, die eine rückstellende Kraft nach radial innen auf das Fliehgewicht ausübt. Die Zentrifugalkraft der Fliehgewichte und die Rückstellkräfte der Federn werden so aufeinander abgestimmt, dass sich eine gewünschte Position des Fliehgewichts in Abhängigkeit von der anliegenden Drehzahl einstellt (Ordnungsnachführung). Die Position eines Fliehgewichts bestimmt den Kraftangriffs- bzw. Pendelpunkt an einem Rückstellelement (z.B. Biegefeder bzw. Tilgerfeder) und beeinflusst somit direkt die Steifigkeit und damit die Eigenfrequenz des Tilgers. Durch Umfangsspiel (d.h. Spiel in Umfangsrichtung) zwischen Rückstellelement und Kraftangriffs- bzw. Pendelpunkt kann die Steifigkeitskennlinie des Tilgers beeinflusst werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen möglichst linearen bzw. streng monotonen Verlauf der Steifigkeitskennlinie über eine gesamte Schwingbreite bzw. einen gesamten Schwingwinkelbereich für eine jeweilige Drehzahl bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung und einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.
Reibung der Fliehgewichte an den im Wesentlichen Tangentialkräfte ausübenden Rückstellelementen beeinflusst die radiale fliehkraftabhängige Verstellung der Fliehgewichte bzw. Abstützelemente entlang der Rückstellelemente (z.B. Blattfedern). Um den Reibeinfluss zu minimieren, ist es zielführend, für die radiale Verstellung der Fliehgewichte einen Teil des Schwingwinkels der Drehschwingungsdämpfungsanordnung im lastfreien Zustand zur Verfügung zu stellen. Umfangsspiel zwischen Fliehgewichten und Rückstellelementen (Tilgerfedern) kann hierfür zwar nützlich sein, steht allerdings im Zielkonflikt mit einer möglichst konstanten Tilgersteifigkeit mit möglichst linearem und streng monotonem Kennlinienverlauf für die jeweilige Drehzahl. Ausführungsbeispiele befassen sich mit der Lösung des geschilderten Problems.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung bereitgestellt, welche insbesondere zum Dämpfen von Drehschwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel eines brennkraft- und/oder elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, verwendet werden kann. Die Drehschwingungsdämpfungsanordnung umfasst eine um eine Drehachse drehbare Trägeranordnung und eine zu der Trägeranordnung in Umfangsrichtung (d.h. tangential) relativ bewegliche Pendel- bzw. Auslenkungsmasse. Die Trägeranordnung und die Auslenkungsmasse sind über eine Mehrzahl in Umfangsrichtung angeordneter und sich im Wesentlichen bzw. weitgehend radial erstreckender, elastischer Rückstellelemente, die auch als Tilgerfedern oder Pendelstangen bezeichnet werden können, relativ zueinander verdrehbar gekoppelt. Dabei ist wenigstens ein Rückstellelement, insbesondere aber alle Rückstellelemente, jeweils um einen unter Fliehkrafteinwirkung in radialer Richtung beweglichen und dem Rückstellelement zugeordneten Kraftangriffspunkt beweglich bzw. pendelbar. Anders gesagt ist das Rückstellelement jeweils um einen unter Fliehkrafteinwirkung in radialer Richtung beweglichen und dem Rückstellelement zugeordneten Kraftangriffspunkt verform- oder biegbar. Zur Lösung der obigen Aufgabe wird vorgeschlagen, ein erstes elastisches Rückstellelement in Ruhelage der Drehschwingungsdämpfungsanordnung in einer ersten Umfangsrichtung vorzuspannen bzw. festzulegen und, ein zweites elastisches Rückstellelement in der Ruhelage in einer zweiten, der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzten Umfangsrichtung vorzuspannen bzw. festzulegen. Dabei können die Rückstellelemente bezüglich eines jeweils zugeordneten Kraftangriffspunkts in unterschiedlichen bzw. entgegengesetzten Richtungen vorgespannt bzw. durchbogen sein. Ruhelage meint vorliegend einen Zustand unausgelenkter Auslenkungsmasse.
Bei manchen Ausführungsbeispielen können das erste und das zweite Rückstellelement ein Paar von in Umfangsrichtung unmittelbar nebeneinander oder gegenüberliegend angeordneten und in Umfangsrichtung elastisch verformbaren Rückstellelementen bilden. Dabei kann die Drehschwingungsdämpfungsanordnung eine Mehrzahl von in Umfangrichtung angeordneten Paaren von Rückstellelementen bzw. entsprechender Auslenkungsmassenpendeleinheiten aufweisen.
Gemäß Ausführungsbeispielen kann ein elastisches Rückstellelement der Drehschwingungsdämpfungsanordnung beispielsweise jeweils eine Rückstellfeder, insbesondere eine Blattfeder oder eine Stabfeder, insbesondere mit linearer Kraftkennlinie umfassen. Dabei kann das Rückstellelement bezüglich der Auslenkungsmasse und/oder bezüglich der Trägeranordnung festgelegt bzw. fixiert sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist eine radial verlaufende Rückstellfeder an der Auslenkungsmasse fixiert und greift von dort in eine entsprechende (radial weiter innen gelegene) Führung der Trägeranordnung, in welcher sich auch ein der Rückstellfeder zugeordnetes Fliehgewicht radial auf und ab bewegen kann und somit einen radial variablen Kraftangriffs- oder Pendelpunkt für das Rückstellelement bereitstellt. Das Rückstellelement wird bei Auslenkung der Auslenkungsmasse in Umfangsrichtung elastisch verformt bzw. verbogen gemäß einer am Kraftangriffspunkt angreifenden Kraft in Umfangsrichtung.
Bei Ausführungsbeispielen sollte die Vorspannung (in Umfangsrichtung) der Rückstellelemente groß genug gewählt werden, z.B. größer als 0.5% oder 1% der maximalen Durchbiegung eines Rückstellelements, um das Umfangsspiel im Verstellsystem der Kraftangriffspunkte bei jedweden Fertigungstoleranzen zu eliminieren. Die Vorspannung der Rückstellelemente, d.h. der Vorspannwinkel, setzt eine maximal zulässige Durchbiegung (maximal zulässiger Schwingwinkel) der Rückstellelemente aufgrund maximal zulässiger Biegespannungen herab. Somit wird der Schwingwinkel der Rückstellelemente weiter begrenzt, um eine Überlastung und somit Schädigung der Rückstellelemente bzw. der Tilgerfedern zu vermeiden.
Die Vorspannung bzw. der Vorspannweg sollte gemäß Ausführungsbeispielen eine gewisse Obergrenze nicht überschreiten. Diese Obergrenze hängt vom radialen Verstellweg der Fliehgewichte und dem zu erwartenden relativen Schwingwinkel der Auslenkungsmasse (in Umfangsrichtung) ab. Gleiches Umfangsspiel führt radial außen zu einem kleineren Spielwinkel als radial innen, genauso ist der Anteil des Schwingwinkels unter Vorspannung radial außen kleiner als radial innen. Bei hohen Drehzahlen wird die Steifigkeit der Rückstellelemente bzw. Tilgerfedern erhöht, wodurch deren Durchbiegung unter Annahme eines konstanten Tilgermoments gegenüber niedrigeren Drehzahlen abnimmt. Erreicht die Vorspannung der Tilgerfedern einen Wert, der größer ist als der Schwingwinkel (z.B. bei hohen Drehzahlen), wird kein lastfreier Zustand mehr erreicht, wodurch der Verstellvorgang der Fliehgewichte zusätzlichen Reibkräften unterliegt.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann die Vorspannung der Rückstellelemente in Ruhelage in einem Bereich kleiner als 10%, bevorzugt kleiner als 5%, der maximalen Durchbiegung der Rückstellelemente liegen. Dabei wirkt in Ruhelage auf die Rückstellelemente eine Vorspannkraft in Umfangsrichtung, die eine (geringe) Durchbiegung der Rückstellelemente hervorruft.
Bei Ausführungsbeispielen sind die sich durch die entgegengesetzten Vorspannungen der elastischen Rückstellelemente ergebenden entgegengesetzten Vorspannungskräfte in der Ruhelage der Drehschwingungsdämpfungsanordnung, d.h. im um eine Basislage unausgelenkten Zustand, betragsmäßig gleich. In anderen Worten ausgedrückt ergänzen sich die entgegengesetzten Vorspannungskräfte in der Ruhelage der Drehschwingungsdämpfungsanordnung zu Null, so dass es zu keiner Auslenkung ohne äußere Drehmomenteinwirkung kommt.
Bei Ausführungsbeispielen einer Drehschwingungsdämpfungsanordnung wird für jedes Rückstellelement jeweils wenigstens ein (radial) beweglicher Kraftangriffspunkt durch ein entlang dem zugeordneten Rückstellelement in radialer Richtung unter Fliehkrafteinwirkung verfahrbares bzw. verschiebbares Fliehgewicht bereitgestellt, welches vorliegend auch als Abstützelement bezeichnet wird. Dazu kann das Fliehgewicht entweder nur auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Rückstellelements Umfangsabstützbereiche, beispielsweise in Form von Bolzen, aufweisen, um die das Rückstellelement bei Auslenkung pendeln bzw. sich verformen kann. Gemäß Ausführungsbeispielen können das erste und das zweite elastische Rückstellelement in der Ruhelage mit wenigstens einem ihrer jeweils zugeordneten Kraftangriffspunkte, d.h. einem Umfangsabstützbereich, in unmittelbarem Druckkontakt stehen, um die jeweilige Ruhelagevorspannung des Rückstellelements zu erhalten. Bevorzugt steht ein Rückstellelement in der Ruhelage mit nur genau einem Kraftangriffspunkt (z.B. Bolzen des Fliehgewichts) in unmittelbarem Kontakt.
Gemäß Ausführungsbeispielen bilden das erste und das zweite Rückstellelement ein Paar von Rückstellelementen, die sich in der Ruhelage der Drehschwingungsdämpfungsanordnung gegenseitig neutralisieren. Ein entlang dem ersten Rückstellelement in radialer Richtung verfahrbares erstes Fliehgewicht und ein entlang dem zweiten Rückstellelement in radialer Richtung verfahrbares zweites Fliehgewicht stehen mit ihren jeweils zugeordneten ersten und dem zweiten Rückstellelementen auf jeweils unterschiedlichen Seiten des Rückstellelements in Kontakt, um das Paar Rückstellelemente in der Ruhelage in entgegengesetzten Richtungen vorzuspannen. Sind die Rückstellelemente in Form von Blattfedern ausgebildet, ergeben sich in Ruhelage Durchbiegungen der Blattfedern in unterschiedliche Richtungen.
Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die Lage des wenigstens einen beweglichen Kraftangriffspunkts an dem Fliehgewicht bezüglich dem zugeordneten Rückstellelement in der Ruhelage der Drehschwingungsdämpfungsanordnung asymmetrisch, d.h. nicht spiegel- oder achsensymmetrisch, sein. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, indem jedem Rückstellelement der Drehschwingungsdämpfungsanordnung lediglich genau ein in radialer Richtung beweglicher Kraftangriffspunkt in bzw. an einem Fliehgewicht zugeordnet wird. Dabei können die jeweiligen Kraftangriffspunkte des ersten und des zweiten Rückstellelements des Paars auf jeweils unterschiedlichen Seiten der zugeordneten Rückstellelemente angeordnet werden. Während sich also für ein erstes Rückstellelement der Kraftangriffspunkt in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn befindet, ist der Kraftangriffspunkt des zweiten Rückstellelements im Uhrzeigersinn bezüglich des zweiten Rückstellelements angeordnet. Den ersten und zweiten Rückstellelementen zugeordnete Auslenkungsmassenpendeleinheiten können gemäß Ausführungsbeispielen in Umfangsrichtung abwechselnd oder gegenüberliegend angeordnet werden, damit sich die unterschiedlichen Vorspannkräfte in der Ruhelage zu Null ergänzen.
Bei anderen Ausführungsformen können jedem Rückstellelement zwei in radialer Richtung bewegliche Kraftangriffspunkte zugeordnet werden, wobei sich die zwei Kraftangriffspunkte unter Fliehkrafteinwirkung gegenüberliegend auf unterschiedlichen Seiten des jeweiligen Rückstellelements radial auf und ab bewegen können und wobei die zwei Kraftangriffspunkte bezüglich des jeweiligen Rückstellelements in der Ruhelage asymmetrisch angeordnet sind. Das bedeutet beispielsweise, dass das Rückstellelement auf einer Seite in der Ruhelage in unmittelbarem Kontakt mit einem ersten Kraftangriffspunkt steht, während auf der anderen Seite zwischen dem Rückstellelement und einem zweiten Kraftangriffspunkt in der Ruhelage ein Spiel in Umfangsrichtung (Umfangsspiel) besteht. Die beiden Kraftangriffspunkte befinden sich also in unterschiedlichen Abständen zu dem Rückstellelement, wobei ein Abstand Null, der andere größer als Null ist. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann ferner vorgesehen sein, dass die asymmetrische Anordnung von zwei ersten Kraftangriffspunkten bezüglich des ersten Rückstellelements umgekehrt zu der asymmetrischen Anordnung von zwei zweiten Kraftangriffspunkten bezüglich des zweiten Rückstellelements ist. Ein Aufbau des Verstellsystems der Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit derartig vorgespannten wechselseitig betätigten Rückstellelementen kann, gegenüber anderen möglichen Ausführungsformen, bei gleicher Anzahl von Rückstellelementen eine ideale (spielfreie) Steifigkeitskennlinie am besten annähern.
Durch asymmetrische Anordnung der beispielsweise mittels Bolzenelementen gebildeten Kraftangriffspunkte im Fliehgewicht in der Art, dass in Nulllage (Ruhelage) eine Auslenkung bzw. Durchbiegung des Rückstellelement erfolgt, oder wahlweise durch asymmetrische Anordnung der Rückstellelemente relativ zum Fliehgewicht bzw. durch asymmetrische Anordnung der Fliehgewichte (Führungsbahn der Fliehgewichte) zu den Rückstellelementen, oder einer Kombination der verschiedenen Möglichkeiten, kann eine gegenseitige Verspannung der Rückstellelemente realisiert und toleranzbedingtes Spiel im System eliminiert werden.
Durch einen asymmetrischen Aufbau des Fliehgewichtes kann der Rest des Tilgers bzw. der Drehschwingungsdämpfungsanordnung, wie z.B. eine Einspannung der Rückstellelemente, sowie Führungsbahnen der Fliehgewichte symmetrisch ausgeführt werden und nur durch wechselseitigen Einbau der umgekehrt asymmetrischen Fliehgewichte die gegenseitige Vorspannung erzeugt werden. Hierbei kann durch konstruktive Maßnahmen, wie z.B. Ausgleichsbohrungen, der Schwerpunkt des Fliehgewichtes möglichst günstig für die radiale Verstellung unter Drehzahl beeinflusst werden.
Bei Ausführungsbeispielen der Drehschwingungsdämpfungsanordnung sind also das erste Rückstellelement und das zweite Rückstellelement zu wenigstens einem, bevorzugt genau einem, ihrer jeweils zugeordneten Kraftangriffspunkte jeweils ohne Umfangsbewegungsspiel angeordnet. In anderen Worten besteht ein unmittelbarer Kontakt zwischen Rückstellelement und wenigstens einem Kraftangriffspunkt, der beispielsweise durch einen Umfangsabstützbereich eines Fliehgewichts gebildet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug bereitgestellt, der wenigstens eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung gemäß Ausführungsbeispielen umfasst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Längsschnittansicht einer Drehschwingungsdämpfungsanordnung;
2 eine Axialansicht der Drehschwingungsdämpfungsanordnung der 1 in Blickrichtung II in 1;
3 eine der 2 entsprechende Darstellung, wobei eine Trägerscheibe einer ringartig ausgebildeten Auslenkungsmasse weggelassen ist,
4 in ihren Darstellungen a) und b) einen Träger der Drehschwingungsdämpfungsanordnung der 1 in perspektivischer Ansicht, betrachtet von verschiedenen Seiten;
5 in Ihren Darstellungen a) und b) eine ringartig ausgebildete Auslenkungsmasse im Längsschnitt, geschnitten in verschiedenen Schnittebenen;
6 eine perspektivische Ansicht der ringartig ausgebildeten Auslenkungsmasse;
7 eine Detailansicht einer Auslenkungsmassenpendeleinheit;
8 eine Ansicht eines Abstützelements der Auslenkungsmassenpendeleinheit, betrachtet von radial außen;
9 das Abstützelement der 8 in perspektivischer Ansicht;
10 das Abstützelement der 8 in Seitenansicht;
11 das Abstützelement der 8, geschnitten längs einer Linie XI-XI in 10;
12 die periodische Auslenkung einer Auslenkungsmasse der Drehschwingungsdämpfungsanordnung bei beidseitiger Abstützung von Rückstellelementen;
13 eine Auslenkungsmassenpendeleinheit mit beidseitiger, spielbehafteter Anordnung von Kraftangriffspunkten um ein Rückstellelement;
14 eine Auslenkungsmassenpendeleinheit mit wechselseitiger, spielfreier Anordnung von Kraftangriffspunkten um ein Rückstellelement;
15 einen Vergleich von Steifigkeitskennlinien für spielfreie und spielbehaftete wechselseitige Ansteuerung gemäß den 13 und 14;
16 eine der 3 entsprechenden Darstellung einer insbesondere im Bereich der Abstützelemente abgewandelten Ausgestaltungsart;
17 eine vergrößerte Detailansicht einer Auslenkungsmassenpendeleinheit der Drehschwingungsdämpfungsanordnung der 16;
18 ein Abstützelement der Auslenkungsmassenpendeleinheit der 17, betrachtet von radial außen;
19 das Abstützelement der 18 in perspektivischer Ansicht;
20 das Abstützelement der 18 in Seitenansicht;
21 das Abstützelement der 18, geschnitten längs einer Linie XVIII-XVII in 20;
22 die periodische Auslenkung einer Auslenkungsmasse bei einseitiger Abstützung von Rückstellelementen;
23 ein Paar einseitig betätigter bzw. angesteuerter und vorgespannter Rückstellelemente;
24 ein Paar wechselseitig betätigter bzw. angesteuerter und vorgespannter Rückstellelemente;
25 einen Vergleich von Steifigkeitskennlinien für wechselseitige und einseitige Ansteuerung von Rückstellelementen;
26 einen Vergleich von Steifigkeitskennlinien für wechselseitige Ansteuerung von Rückstellelementen, spielfrei und spielbehaftet aber gegenseitig vorgespannt;
27 einen Vergleich von Steifigkeitskennlinien für wechselseitige und einseitige Ansteuerung von Rückstellelementen;
28 in prinzipartiger Darstellung einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäß aufgebauten Drehschwingungsdämpfungsanordnung;
29 eine der 28 entsprechenden Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsart;
30 eine der 28 entsprechenden Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsart;
31 eine der 28 entsprechenden Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsart;
32 eine Teil-Längsschnittansicht eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit einer darin integrierten Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit erfindungsgemäßem Aufbau.

In der nachfolgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen funktional gleiche oder ähnliche Bauelemente bzw. -teile.
Die 1 bis 3 zeigen eine allgemein mit 10 bezeichnete Drehschwingungsdämpfungsanordnung, welche zur Erfüllung der Funktionalität eines drehzahladaptiven Tilgers in einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs integriert bzw. an diesen angekoppelt werden kann. Die Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 umfasst eine durch Verschraubung an einer Antriebsstrangkomponente zur gemeinsamen Drehung damit um eine Drehachse A festzulegende Trägeranordnung 12. In dieser Trägeranordnung bzw. diesem Träger 12 sind in den Darstellungen der 3 und 4 an mehreren Umfangspositionen vorzugsweise mit näherungsweise gleichmäßigem Umfangsabstand Führungen 14 vorgesehen, in welchen Fliehgewichte, die im Nachfolgenden auch als Abstützelemente 16 bezeichnet werden, radial bewegbar aufgenommen sind. Die Führungen 14 sind als sich im Wesentlichen radial erstreckende, langlochartige Aussparungen ausgebildet, welche nach radial innen hin durch Anschläge 18 begrenzt sind, die eine radial innere Basislage der Fliehgewichte 16 definieren. Die Fliehgewichte 16 können durch als Schraubendruckfedern ausgebildete Vorspannfedern 20 nach radial innen zur Anlage an den Anschlägen 18, also in ihrer Basislage, vorgespannt gehalten werden. Dabei können sich die Vorspannfedern 20 an einem radial äußeren ringartigen Randbereich 22 des Trägers 12 abstützen.
Am Träger 12 ist über ein Radiallager 24 und ein Axiallager 26 eine Trägerscheibe 28 um die Drehachse A bezüglich des Trägers 12 grundsätzlich drehbar getragen. In ihrem radial äußeren Bereich kann die Trägerscheibe 28 beispielsweise durch Verschraubung an einer axialen Seite einen Massering 30 tragen. An der anderen axialen Seite der Trägerscheibe 28 kann beispielsweise ein weiterer Massering 32 festgelegt sein. Die Trägerscheibe 28 bildet zusammen mit dem Massering 30 und ggf. auch dem Massering 32 eine allgemein mit 34 bezeichnete Auslenkungs- bzw. Pendelmasse, welche in Umfangsrichtung (d.h. Tangentialrichtung) um die Trägeranordnung 12 pendeln kann, um Drehschwingungen zu dämpfen. Durch eine Mehrzahl von in 6 auch erkennbaren, in Umfangsrichtung langgestreckte Aussparungen 36 durchgreifenden und einen Axialsicherungsring 38 an der vom Träger 12 abgewandten Seite der Trägerscheibe 28 haltenden Bolzen 40, beispielsweise Schraubbolzen, kann die Trägerscheibe 28 und somit die Auslenkungsmasse 34 axial am Träger 12 gesichert werden. Durch das Umfangsbewegungsspiel der Bolzen 40 in den Aussparungen 36 der Trägerscheibe 28 ist die Auslenkungsmasse 34 in entsprechendem Umfangsbewegungsspiel bezüglich des Trägers 12 um die Drehachse A drehbar, so dass durch Zusammenwirkung der Bolzen 40 mit den Aussparungen 36 eine Relativdrehwinkelbegrenzung bereitgestellt ist.
Die Auslenkungsmassenanordnung 34 ist mit dem Träger 12 durch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden, im Wesentlichen sich radial erstreckenden Federn bzw. Rückstellelementen 42 zur Kraftübertragung gekoppelt. Diese hier beispielhaft als Blattfedern bzw. allgemein als Biegebalken ausgebildeten Rückstellelemente 42 können in ihrem radial äußeren Bereich 44 durch eine jeweilige Klemmanordnung 46 am Massering 30 festgelegt sein. Ausgehend von dieser Festlegung erstrecken sie sich nach radial innen durch Öffnungen 48 im Randbereich 22 der Trägeranordnung 12 hindurch in eine jeweilige Vorspannfeder 20 zur radialen Vorspannung der Fliehgewichte 16 hinein.
Wie die 7 dies veranschaulicht, erstreckt sich das bzw. jedes Rückstellelement 42 mit seinem radial inneren Endbereich 50 in eine zentrale Öffnung 52 eines zugeordneten Fliehgewichts bzw. einer Fliehmasse 16 hinein bzw. durch dieses hindurch. Im Bereich der Öffnung 52 sind am Fliehgewicht 16 in seitlichem Abstand zueinander zwei beispielsweise an Stiften oder Bolzen 54, 56 bereitgestellte Umfangsabstützbereiche 58, 60 vorgesehen, welche radial verschiebbare Kraftangriffspunkte darstellen, um welche ein sich zugeordnetes Rückstellelement 42 verformen kann. Dabei pendelt die Masse 34 um die Drehachse A. Diese Umfangsabstützbereiche bzw. Kraftangriffspunkte 58, 60, welche in Umfangsrichtung bei manchen Ausführungsbeispielen beidseits des radial inneren Endbereichs 50 des zugeordneten Rückstellelements 42, aber asymmetrisch dazu, liegen können, definieren in ihrer Gesamtheit einen Trägerabstützbereich 62, wohingegen in demjenigen Bereich, in welchem der radial äußere Endbereich 44 des Rückstellelements 42 am Massering 32 bzw. allgemein der Auslenkungsmasse 34 festgelegt ist, ein Auslenkungsmassenabstützbereich 64 gebildet ist.
Wie im Folgenden noch dargelegt wird, kann das Rückstellelement 42 zwischen den beiden Kraftangriffspunkten oder Widerlagern 58, 60 zumindest einseitig ohne Bewegungsspiel mit Vorspannung aufgenommen sein, um eine unter Fliehkrafteinwirkung auftretende reibarme Radialbewegung des Abstützelements 16 in der zugeordneten Führung 14 im Träger 12 zu ermöglichen. Um die Vorspannfeder 20 zu schützen, kann das Abstützelement 16 zwei axial orientierte Seitenführungsvorsprünge 66, 68 aufweisen, welche sich in zugeordnete, sich im Wesentlichen radial erstreckende Führungsaussparungen 70 des Trägers 12 bzw. 71 der Trägerscheibe 28 hinein erstrecken und darin radial bewegbar geführt bzw. aufgenommen sein können und einen radialen Anschlag bilden. Um insbesondere durch Wechselwirkung des Führungsvorsprungs 68 mit der Trägerscheibe 28 deren Relativdrehbarkeit bezüglich des Trägers 12 nicht zu beeinträchtigen, können die Aussparungen 71 eine größere Umfangsbreite aufweisen, als die Aussparungen 70 im Träger 12. Weiter kann ein unter Fliehkrafteinwirkung auftretendes Verkippen eines Abstützelements 16 dadurch verhindert werden, dass dessen Massenschwerpunkt M näherungsweise zentral in der Öffnung 52 liegt.
Bei der vorangehend mit Bezug auf die 1 bis 11 hinsichtlich ihres konstruktiven Aufbaus erläuterten Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 bildet jeweils ein im Träger 12 radial bewegbar geführtes Fliehgewicht bzw. Abstützelement 16, das mit diesem zusammenwirkende Rückstellelement bzw. die Tilgerfeder 42, die das Fliehgewicht 16 nach radial innen in seine in 7 erkennbare radiale Basislage (bei Ruhelage der Drehschwingungsdämpfungsanordnung ohne Auslenkung in Umfangsrichtung) vorspannende Vorspannfeder 20 und die Auslenkungsmasse 34 jeweils eine Auslenkungsmassenpendeleinheit 72. Dabei sind in der dargestellten Ausführungsform lediglich beispielshaft insgesamt zehn derartige Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72 vorgesehen, wobei der Träger 12 ein gemeinsamer Träger für die Abstützelemente 16 aller Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72 ist und die Auslenkungsmasse 34 eine gemeinsame Auslenkungsmasse für alle Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72 ist. Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung könnten grundsätzlich jedoch auch realisiert sein, wenn in Zuordnung zu jeder oder zumindest einem Teil der Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72 ein separater bzw. eigenständiger Träger vorgesehen ist oder/und wenn in Zuordnung zu allen oder einem Teil der Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72 eine eigenständige Auslenkungsmasse vorgesehen ist. Aus Gründen der Stabilität und zum Vermeiden ungewünschter Schwingungszustände bzw. zum Erhalt eines synchronen Schwingungsverhaltens aller Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72 ist jedoch zumindest die Zusammenfassung aller Auslenkungsmassen zu einer gemeinsamen, ringartigen Auslenkungsmasse 34 vorteilhaft.
Die 12 zeigt aufgetragen über der Zeit bzw. einer eingeleiteten (Dreh-) Schwingung das periodische Schwingungsverhalten der Pendel- bzw. Auslenkungsmasse 34, in 12 allgemein als Tilgerausschlag bezeichnet. Man erkennt im Bereich des Nulldurchgangs einen grau hinterlegten Auslenkungsbereich. Dies ist der Bereich, welcher durch ein spielbehaftete Aufnahme der elastischen Rückstellelemente 42 zwischen den zugeordneten Umfangsabstützbereichen 58, 60 bzw. Bolzen 54, 56 erhalten würde, wie sie bespielhaft in der 13 dargestellt ist.
Bei periodischer Auslenkung der Auslenkungsmasse 34 und entsprechender periodischer Hin- und Herverformung, d.h. Durchbiegung, der Rückstellelemente 42 in Umfangsrichtung würde immer im Nulldurchgang des Tilgerausschlags, also in der Grund-Relativlage zwischen Träger 12 und Auslenkungsmasse 34, in welcher die Rückstellelemente 42 aufgrund des Umfangsspiels nicht gespannt sind, durch die spielbehaftete Aufnahme des radial inneren Endbereichs 50 der Rückstellelemente 42 zwischen den Umfangsabstützbereichen 58, 60 kurzzeitig ein Zustand ohne Kraftübertragung zwischen dem Träger 12 und der Auslenkungsmasse 34 entstehen. In diesem Zustand belasten die Rückstellelemente 42 die zugeordneten Abstützelemente 16 aufgrund des Spiels bzw. der Luft zwischen Rückstellelement 42 und den Kraftangriffspunkt(en) 58, 60 in Umfangsrichtung nicht, so dass eine von derartigen Belastungen und dadurch hervorgerufenen Reibeffekten im Wesentlichen unbeeinträchtigte Radialverschiebung der Abstützelemente bzw. Gleitsteine 16 auftreten kann. Diese von Reibeffekten möglichst unbeeinträchtigte Verschiebbarkeit der Gleitsteine (bzw. Fliehgewichte) 16 kann grundsätzlich dadurch unterstützt werden, dass die Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 in einem mit Fluid, wie z. B. Öl, gefüllten oder füllbaren Gehäuse aufgenommen wird. Dies hat zur Folge, dass die Abstützelemente 16 eine Schmierwirkung bezüglich des Trägers 12 und auch der zugeordneten Rückstellelemente 42 erfahren und somit unter Fliehkraftbelastung leichter verschoben werden können.
Die in 13 dargestellte Auslenkungsmassenpendeleinheit 72 hat also konstruktives Umfangsspiel zwischen dem Rückstellelement 42 und den mit diesem zusammenwirkenden Bolzen oder andersartig ausgeführtem linienförmigen Abgriffselementen 54, 56 des Abstützelements 16. Die dazu entsprechende Rückstellelement-Charakteristik bzw. Federkennlinie ist in 15, Kurve b), dargestellt. Dabei äußert sich das (Umfangs-) Spiel in Form eines kraftfreien Zustandes im Bereich 82 des Anlagewechsels der Rückstellelemente 42. In diesem Bereich 82 können die Abstützelemente bzw. Fliehgewichte 16 unter Vernachlässigung von Reibkräften radial verstellen, quasi reibungsfrei. Von Vorteil ist diese spielbehaftete Variante im Hinblick auf Einfachheit des Aufbaus (Gleichteile, keine Zwangsorientierungen bei der Montage). Das Spiel im Verstellsystem muss einerseits entsprechend der Fertigungstoleranzkette groß genug gewählt werden, um ein Verklemmen der verschiebbaren Teile in jedem Fall zu verhindern. Andererseits sind hohe Prozessfähigkeiten der Fertigungsmaschinen und eine Prüfung der Verstellbarkeit notwendig, um das Spiel so gering wie möglich zu halten.
Das Umfangsspiel sollte möglichst minimal sein, um die Tilgersteifigkeit so wenig wie möglich zu beeinflussen, da eine Summensteifigkeit durch Spiel herabgesetzt wird, was vor allem bei kleinen Schwingwinkeln einen großen Einfluss hat. In anderen Worten ist aus dieser Perspektive der Summensteifigkeit eine Konstruktion der Auslenkungsmassenpendeleinheit 72 gemäß 14 anzustreben, die den Idealzustand (kein Spiel) in der Ansteuerung der Biegefedern 42 darstellt. Die dazugehörige Charakteristik bzw. Federkennlinie ist in 15, Kurve a), dargestellt. Dieser spielfreie Zustand kann allerdings aus fertigungstechnischer Sicht nicht oder nur schwer (Prozessfähigkeit) bzw. nur über Zusatzmaßnahmen (Mechanismen zum Toleranzausgleich) realisiert werden. Die ideale spielfreie Ansteuerung gemäß 14 steht zudem im Konflikt mit der Leichtgängigkeit des Verstellsystems der Auslenkungsmassenpendeleinheit 72. Spielfrei bedeutet in diesem Zusammenhang immer einen gewissen Reibungsanteil, der die Reaktionsgeschwindigkeit des Verstellsystems bei Drehzahländerung negativ beeinflusst. Für eine Verstellung der Fliehgewichte 16 unter Fliehkraft mit vernachlässigbaren Reibkräften stehen theoretisch nur die lastfreien Zustände zur Verfügung, die in diesem Fall nur in genau dem punktuellen Augenblick 84 des Anlagewechsels der Biegefeder 42 von Zug auf Schub bzw. umgekehrt vorhanden sind.
Eine insbesondere hinsichtlich des Aufbaus der Abstützelemente bzw. Gleitsteine 16 asymmetrisch abgewandelte Ausführungsform ist in den 16 bis 22 dargestellt und wird mit Bezug auf diese Figuren erläutert. Der grundsätzliche Aufbau entspricht dem vorangehend Beschriebenen, so dass auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen werden kann. Man erkennt insbesondere in den 17 bis 21, dass bei den hier gezeigten Abstützelementen bzw. Gleitsteinen oder Fliehgewichten 16' nur ein Stift/Bolzen 54' oder 56' vorgesehen sein kann und dementsprechend auch nur ein Kraftangriffs- oder Pendelpunkt 58', 60' am Trägerabstützbereich 62' vorgesehen sein kann (--> Asymmetrie). Das Rückstellelement 42 kann sich somit nur in einer Umfangsrichtung im Trägerabstützbereich 62' abstützen. Wie es die 16 zeigt, kann der Gesamtaufbau derart sein, dass bei den in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72' abwechselnd einmal ein Stift 54' vorhanden ist, zum Bereitstellen eines Kraftangriffspunkts in einer ersten Umfangsrichtung, und bei der darauffolgenden Auslenkungsmassenpendeleinheit 72' ein Stift 56' vorgesehen ist, um dort einen Kraftangriffspunkt in einer zweiten, entgegengesetzten Umfangsrichtung, d.h. auf der anderen Seite des Rückstellelements, realisieren zu können. Dies hat zur Folge, dass bei jeder Halbschwingung jeweils nur die Hälfte der Rückstellelemente aller Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72' wirksam ist, was die Gesamtsteifigkeit der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10' halbiert.
Es ist darauf hinzuweisen, dass selbstverständlich die Umfangsabfolge derart verschiedener Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72' nicht unbedingt, so wie in 16 dargestellt, alternierend sein muss. Auch könnten jeweils mehrere Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72' mit grundsätzlich gleichem Aufbau, also Abstützfunktionalität in der gleichen Umfangsrichtung, aufeinander folgend angeordnet sein. Aus Symmetriegründen und zum Vermeiden von Unwucht ist jedoch die in 16 dargestellte alternierende Anordnung besonders vorteilhaft.
Um auch bei dieser Ausgestaltungform ein fliehkraftbedingtes Verkippen der Abstützelemente 16' zu vermeiden, kann auch hier der Massenschwerpunkt M vorteilhafterweise zentrisch in der Öffnung 52 liegen. Um dies zu erreichen, können zur Kompensation der zusätzlichen Masse eines jeweiligen Stifts/Bolzens 54' bzw. 56' im Abstützelement 16' eine oder mehrere Bohrungen oder Öffnungen 74 und ggf. darin eingesetzte Masseelemente vorgesehen sein (siehe 21).
In 22 ist die Funktionsweise einer derart aufgebauten Auslenkungsmassenpendeleinheit 72' mit wechselseitiger Betätigung der Rückstellelemente 42 veranschaulicht. Man erkennt, dass eine Auslenkungsmassenpendeleinheit 72' nur jeweils während Halbschwingungen zum Erzeugen einer Rückstellkraft wirksam ist. Durch Zusammenwirkung mehrerer dann jeweils verschieden gestalteter Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72', d.h. mit Kraftangriffspunkten auf unterschiedlichen Seiten, kann über den gesamten Schwingungsverlauf jeweils eine Rückstellkraftfunktionalität erreicht werden. Weiter erkennt man auch in 22 einen grau hinterlegten Bereich nahe dem Nulldurchgang des Tilgerausschlags. Grundsätzlich könnte auch hier vorgesehen sein, dass der jeweils vorhandene Stift bzw. Kraftangriffspunkt im Nulldurchgang bzw. Ruhezustand einen geringfügigen Umfangsabstand (d.h. Umfangsspiel) zum zugeordneten Rückstellelement 42 aufweist. Da jedoch immer dann, wenn sich bezüglich einer Auslenkungsmassenpendeleinheit 72' ein Rückstellelement 42 in einer nicht wirksamen Schwingungsphase befindet, das Rückstellelement 42 mit seinem radial inneren Endbereich 50 vom einzigen vorhandenen Umfangsabstützbereich abhebt, kann gemäß Ausführungsbeispielen auch auf ein derartiges Spiel verzichtet werden, so wie es in der 23 gezeigt ist.
Die 23 zeigt ein Paar zweier komplementärer Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72' gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Paar ist ein erstes Rückstellelement 42 (z.B. links) in Ruhelage der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 (bzw. beim Nulldurchgang des Tilgerausschlags) in einer ersten Richtung vorgespannt und ein zweites Rückstellelement 42 (z.B. rechts) in der Ruhelage in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung vorgespannt, wie dies durch die unterschiedlich orientierten Pfeile angedeutet ist. Dabei sind die unterschiedlichen Vorspannungen bzw. Durchbiegungen der beiden Rückstellelemente 42 des Paars vorzugsweise derart gewählt, dass sich durch die entgegengesetzten Vorspannungen ergebende entgegengesetzte Vorspannungskräfte in der Ruhelage bzw. dem Nulldurchgang betragsmäßig gleich sind.
Es lässt sich erkennen, dass das erste Rückstellelement bzw. die erste Biegefeder 42 (links) in Ruhelage der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10' in der ersten Richtung durch unmittelbaren Kontakt zu einem dem ersten Rückstellelement 42 zugeordneten Kraftangriffspunkt 58' (am Bolzen 54') vorgespannt ist und, dass das zweite Rückstellelement 42 (rechts) in der Ruhelage (d.h. keine Auslenkung) in der zweiten Richtung durch unmittelbaren Kontakt zu einem dem zweiten Rückstellelement 42 zugeordneten Kraftangriffspunkt 60' (am Bolzen 56') vorgespannt ist. In anderen Worten ausgedrückt liegen die beiden Rückstellelemente 42, die ein zusammengehöriges Paar von Rückstellelementen bilden, auch in der Ruhelage an ihren jeweiligen Kraftangriffspunkten 58' bzw. 60' unmittelbar an. Dadurch kann sich gemäß Ausführungsbeispielen in der Ruhelage der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 eine jeweilige Vorspannung bzw. Durchbiegung der Rückstellelemente 42 in einem Bereich von 1% bis 10% einer maximalen Durchbiegung eines Rückstellelements 42, wie z.B. einer Blattfeder, ergeben.
Die in der 23 dargestellte Ausführungsform zeigt ein entlang dem ersten Rückstellelement 42 (links) in radialer Richtung verfahrbares erstes Fliehgewicht 16' und ein entlang dem zweiten Rückstellelement 42 (rechts) in radialer Richtung verfahrbares zweites Fliehgewicht 16'. Die Fliehgewichte bzw. Gleitsteine 16' stehen mit dem ersten und dem zweiten Rückstellelement 42 auf jeweils unterschiedlichen Seiten, nämlich einmal links bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn (Kontaktpunkt 58') und rechts bzw. im Uhrzeigersinn (Kontaktpunkt 60'), des Rückstellelements 42 in unmittelbaren Druckkontakt, um das Paar Rückstellelemente 42 in der Ruhelage der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10' in entgegengesetzten Richtungen vorzuspannen. Bei dem Ausführungsbeispiel der 23 ist jedem der beiden Rückstellelemente 42 genau ein in radialer Richtung beweglicher Kraftangriffspunkt zugeordnet, 58' (links) und 60' (rechts). Dabei sind die jeweiligen Kraftangriffspunkte 58', 60' des ersten und des zweiten Rückstellelements 42 auf jeweils unterschiedlichen Seiten der Rückstellelemente 42 angeordnet sind, um die entgegengesetzten Vorspannungen zu erhalten.
Die 23 stellt eine einseitige Betätigung der Rückstellelemente bzw. Blattfedern 42 dar. Bevorzugt wird bei dieser Ausführungsform eine paarweise wechselseitige Anordnung der Rückstellelemente 42 eingesetzt. D.h., das erste und das zweite Rückstellelement 42 bilden ein Paar von in Umfangsrichtung nebeneinander oder gegenüberliegend angeordneten Rückstellelementen bzw. Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72'. Dabei weist die Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10' eine Mehrzahl von in Umfangrichtung angeordneten Paaren auf. In der 16 sind es beispielhaft 5 Paare von Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72' mit jeweils wechselseitiger bzw. entgegengesetzter Vorspannung, so dass die Vorspannungen in Summe Null ergeben.
Werden die Rückstellelemente 42 gegenseitig bzw. entgegengesetzt vorgespannt, ergibt sich unter Voraussetzung jeweils gleicher Anzahl Rückstellelemente 42 eine Tilger-Charakteristik, wie in 25, Kurve c), dargestellt. Dabei zeigt sich im Vorspannbereich 86 ein idealer Kennlinienverlauf (siehe Kurve a), der bei Rückstellelement-Durchbiegung größer als die Vorspannung auf die halbe Steifigkeit abfällt, da in diesem Fall wiederum nur die Hälfte aller Rückstellelemente 42 der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10' wirkt. Im Bereich außerhalb der Vorspannung kann das Verstellsystem der Rückstellelemente 42, die nicht mehr im Eingriff sind, lastfrei verstellen. 25, Kurve c-1.5 und c-2.0, stellen den Verlauf der Tilger-Kennlinie für jeweils die 1.5-fache bzw. 2.0-fache Anzahl an Rückstellelementen 42 verglichen mit Kurve c) dar.
Die unterschiedlich vorgespannten Rückstellelemente 42 werden bei der Anordnung gemäß 16 bzw. 23 schwellend belastet und sind dadurch im Hinblick auf die Lebensdauer im Vergleich zu einer Wechselbelastung, wie sie beispielsweise anhand der 13 und 14 beschrieben wurde, besser gestellt. Dadurch können im Vergleich zur Wechselbelastung mit zwei Kraftangriffspunkten 58, 60 pro Rückstellelement 42 höhere Spannungen bzw. Durchbiegungen und somit größere Schwingwinkel zugelassen werden. Wird die Abstimmung (Federsteifigkeit) des Tilgers so ausgelegt, dass demgegenüber eine halbe Anzahl von wirksamen Rückstellelementen 42 ausreicht, bzw. werden die Rückstellelemente 42 dementsprechend anders dimensioniert, so dass die halbe wirksame Federanzahl die gleiche Steifigkeit liefert, wie bei einer Anordnung gemäß 14 (vgl. hierzu 23, Kurve a) als ideale Steifigkeit), ist die Summensteifigkeit bei kleinen Schwingwinkeln (kleiner oder gleich dem Vorspannwinkel) doppelt so groß und sinkt bei Schwingwinkeln größer als der Vorspannwinkel mit größer werdenden Winkeln in Richtung Auslegungssteifigkeit ab. Dabei wird die Auslegungssteifigkeit theoretisch nie erreicht, sondern immer etwas überschritten. Von Vorteil kann dieser Effekt bei höheren Drehzahlen sein, wenn die Schwingwinkel klein sind und ein radiales Ende des Verstellbereichs der Fliehgewichte 16 erreicht ist, kann die Ordnung noch für einen gewissen Drehzahlbereich gehalten werden, bevor sie unter die Abstimmungsordnung abfällt. Bei niedrigen Drehzahlen, sind die Anregungsmomente erfahrungsgemäß am größten, wodurch die Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10' gro-ße Schwingwinkel vollzieht und die Summensteifigkeit somit annähernd der Auslegung entspricht. Da es keine ideale Einspannung für die Rückstellelemente 42 gibt, wird die theoretische Steifigkeit der Rückstellelemente 42 praktisch nie erreicht werden können, sondern immer etwas niedriger sein. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Summensteifigkeit immer etwas über der theoretisch ausgelegten Steifigkeit liegt, kann dies eine kompensierende Wirkung haben.
Während die anhand der 16 bis 23 beschriebenen Ausführungsbeispiele dadurch gekennzeichnet sind, dass jedem Rückstellelement 42 der Drehschwingungsanordnung 10' genau ein in radialer Richtung beweglicher Kraftangriffspunkt 58' oder 60' zugeordnet ist, wobei die jeweiligen Kraftangriffspunkte des ersten und des zweiten Rückstellelements 42 auf jeweils unterschiedlichen Seiten der Rückstellelemente 42 angeordnet sind, um die entgegengesetzten Vorspannungen zu erhalten, sehen weitere Ausführungsbeispiele auch andere asymmetrische Anordnungen von Kraftangriffspunkten um ein Rückstellelement 42 vor.
Die 24 zeigt exemplarisch eine weitere Ausführungsform, bei der jedem Rückstellelement 42 einer Drehschwingungsanordnung 10 jeweils zwei in radialer Richtung bewegliche Kraftangriffspunkte 58, 60 zugeordnet sind. Auch hier ist ein erstes Rückstellelement 42 (z.B. links) in Ruhelage der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 in einer ersten Richtung vorgespannt, während ein zweites Rückstellelement 42 (rechts) in der Ruhelage in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung vorgespannt ist (siehe Pfeile). Auch hier kann die entgegengesetzte Vorspannung wieder durch unmittelbaren Kontakt des Rückstellelements 42 zu einem seiner zwei zugeordneten Kraftangriffspunkte 58, 60 erreicht werden.
Wie bei den anhand der 1 bis 14 beschriebenen Beispielen, bewegen sich hier die beiden Kraftangriffspunkte 58, 60 unter Fliehkrafteinwirkung gegenüberliegend auf unterschiedlichen Seiten (links, rechts) des jeweiligen Rückstellelements 42 radial nach außen bzw. innen. Im Unterschied zu den im Vorhergehenden beschrieben Drehschwingungsanordnungen 10 sind die beiden zwei Kraftangriffspunkte 58, 60 der 24 aber bezüglich ihres jeweiligen Rückstellelements 42 in der Ruhelage (d.h. keine Auslenkung der Auslenkungsmasse 34) asymmetrisch angeordnet, um die entgegengesetzten Vorspannungen zu erhalten. In anderen Worten ausgedrückt steht bei der linken Auslenkungsmassenpendeleinheit 72 des in der 24 dargestellten Paars von Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72 das Rückstellelement 42 in der Ruhelage in unmittelbaren Kontakt zu dem linken Bolzen 54 bzw. Kraftangriffspunkt 58 des linken Fliehgewichts 16. Zwischen dem linken Rückstellelement 42 und dem rechten Bolzen 56 bzw. Kraftangriffspunkt 60 des linken Fliehgewichts 16 herrscht hingegen Umfangsspiel. Bei der rechten Auslenkungsmassenpendeleinheit 72 verhält es sich genau umgekehrt, d.h., das rechte Rückstellelement 42 steht in Ruhelage in unmittelbaren Kontakt zu dem rechten Bolzen 56 bzw. Kraftangriffspunkt 60 des rechten Fliehgewichts 16. Zwischen dem rechten Rückstellelement 42 und dem linken Bolzen 54 bzw. Kraftangriffspunkt 58 des rechten Fliehgewichts 16 herrscht Umfangsspiel. Das bedeutet also, dass bei Ausführungsbeispielen gemäß 24 die asymmetrische Anordnung von zwei ersten Kraftangriffspunkten 58, 60 bezüglich des ersten Rückstellelements 42 (links) umgekehrt zu der asymmetrischen Anordnung von zwei zweiten Kraftangriffspunkten 58, 60 bezüglich des zweiten Rückstellelements 42 (rechts) ist.
Auch hier ist darauf hinzuweisen, dass die Umfangsabfolge derart verschiedener Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72 nicht unbedingt, so wie in 24 angedeutet, alternierend sein muss. Auch könnten jeweils mehrere Auslenkungsmassenpendeleinheiten 72 mit grundsätzlich gleichem Aufbau, also Abstützfunktionalität in der gleichen Umfangsrichtung, aufeinander folgend angeordnet sein. Aus Symmetriegründen und zum Vermeiden von Unwucht ist jedoch die in 24 dargestellte alternierende Anordnung besonders vorteilhaft.
Bei der wechselseitigen Betätigung (Ansteuerung) der spielbehafteten, aber gegenseitig vorgespannten Rückstellelemente 42 gemäß 24 kann jedes Rückstellelement 42 wechselseitig über die bezüglich des Rückstellelements 42 asymmetrisch gelegenen Kraftangriffspunkte 58, 60 betätigt und somit effektiver genutzt werden. Die gegenseitige Vorspannung der paarweisen Rückstellelemente 42 ermöglicht auch hier einen spielfreien Nulldurchgang mit idealem Kennlinienverlauf, der auch beim Überschreiten der Vorspannung den gleichen Verlauf nimmt wie in 25, Kurve c) (bzw. 27, Kurve c), so dass sich insgesamt ein Kennlinienverlauf gemäß 26 oder 27, Kurve d), ergibt. Nach Durchlaufen des Spiels im Verstellsystem, von den Rückstellelementen 42, die einen Anlagewechsel vollziehen, verläuft die Kennlinie mit gleicher Steigung wie zuvor, allerdings parallel versetzt zur idealen Kennlinie gemäß 26 oder 27, Kurve d). Der lastfreie Bereich kann hier über das Spiel zu einem der jeweils zwei Kraftangriffspunkte 58, 60 bestimmt werden. In 26, Kurve d), ist der Kennlinienverlauf dieser Variante gemäß 24 dargestellt. Von besonderem Vorteil ist die effektivere Nutzung der Rückstellelemente 42 (wechselseitig), wodurch Bauteile eingespart werden können, sowie der nahezu ideale Kennlinienverlauf. Im Vergleich zu 15, Kurve a), ist hier der Nulldurchgang spielfrei, wodurch die Summensteifigkeit des Drehschwingungsdämpfers bei Schwingwinkeln kleiner Vorspannwinkel nicht und bei Schwingwinkeln größer dem Vorspannwinkel nur minimal beeinflusst wird. Wird die Auslegung gezielt etwas steifer ausgelegt, können die zuvor beschriebenen Steifigkeitsverluste durch die Einspannung der Rückstellelemente 42 und das in der Summensteifigkeit im Vergleich zur idealen Steifigkeit geringere Steifigkeitsniveau kompensiert werden.
Zusammenfassend sind sämtliche Ausführungsbeispiele dadurch gekennzeichnet, dass die Lage wenigstens eines beweglichen Kraftangriffspunkts am Fliehgewicht bezüglich des damit zusammenwirkenden Rückstellelements in der Ruhelage bzw. im Nulldurchgang asymmetrisch ist. D.h., das radial verlaufende Rückstellelement 42, wie z.B. eine Blattfeder, kann nicht als Symmetrieachse der Kraftangriffspunkte betrachtet werden. Dabei kann die Asymmetrie durch eine asymmetrische Anordnung der Bolzenelemente 54, 56 im Fliehgewicht 16 erreicht werden, in der Art, dass in Nulllage eine Auslenkung der Rückstellelemente erfolgt. Alternativ können die Rückstellelemente 42 asymmetrisch zum Fliehgewicht bzw. die Fliehgewichte (Führungsbahn der Fliehgewichte) asymmetrisch zu den Rückstellelementen 42 platziert werden. Ebenso kann durch eine Kombination der verschiedenen Möglichkeiten eine gegenseitige Verspannung der Rückstellelemente 42 realisiert und toleranzbedingtes Spiel im System eliminiert werden.
Bei Ausführungsbeispielen sind das erste und das zweite Rückstellelement 42 eines zusammenwirkenden Paars zu wenigstens einem, bevorzugt genau einem, ihrer jeweils zugeordneten Kraftangriffspunkte jeweils ohne Umfangsbewegungsspiel angeordnet. In anderen Worten liegt ein Rückstellelement 42 in der Ruhelage an einem damit zusammenwirkenden Kraftangriffspunkt an, so dass der Kraftangriffspunkt bzw. ein dahinter stehender Bolzen auch in der Ruhelage ohne Auslenkung der Auslenkungsmasse als Widerlager fungiert. Ein evtl. vorhandener zweiter Kraftangriffspunkt für das Rückstellelement 42 ist von diesem auf der anderen Seite mit Umfangsspiel angeordnet (siehe 24).
Die 27 zeigt zusammenfassend einen Vergleich von Steifigkeitskennlinien (Kraft über Durchbiegung für eine Drehzahl (DRZ)) verschiedener Ausführungsformen. Die Kurve a) betrifft eine spielfreie wechselseitige Ansteuerung der Rückstellelemente gemäß 14. Die Kurve b) betrifft eine spielbehaftete wechselseitige Ansteuerung der Rückstellelemente gemäß 13. Die Kurve c) betrifft eine spielfreie, gegenseitig verspannte und einseitige Ansteuerung der Rückstellelemente gemäß 23. Die Kurve c-1.5) betrifft eine spielfreie, gegenseitig verspannte und einseitige Ansteuerung der der 1.5-fachen Anzahl von Rückstellelementen. Die Kurve c-2.0) betrifft eine spielfreie, gegenseitig verspannte und einseitige Ansteuerung der der 2.0-fachen Anzahl von Rückstellelementen gegenüber der Kurve c). Die Kurve d) betrifft eine spielbehaftete, gegenseitig verspannte und wechselseitige Ansteuerung der Rückstellelemente gemäß 24.
Nachfolgend werden mit Bezug auf die 28 bis 32 verschiedene Einsatzmöglichkeiten der vorangehend beschriebenen gegenseitig vorgespannten Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 bzw. 10' erläutert.
In 28 umfasst ein Antriebsstrang 100 ein beispielsweise als Brennkraftmaschine ausgebildetes Antriebsaggregat 102. Im Drehmomentenfluss zwischen dem Antriebsaggregat 102 und einem Getriebe 104, beispielsweise Automatikgetriebe, ist in einem rotierenden Nassraum 106 eines allgemein mit 108 bezeichneten Anfahrelements eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel angeordnet. Diese umfasst die durch die Auslenkungsmassenpendelanordnungen 72 mit der Auslenkungsmasse 34 bereitgestellte Steifigkeit und ist mit dem Träger 12 an eine rotierende Komponente des Antriebsstrangs 100 angekoppelt. Dabei können in dem rotierenden Nassraum 106 zwei seriell wirksame Drehschwingungsdämpfer 110, 112 vorgesehen sein, jeweils mit einer Primärseite und einer Sekundärseite sowie dazwischen wirkenden Dämpferfedern, über welche das zwischen dem Antriebsaggregat 102 und dem Getriebe 104 übertragene Drehmoment geleitet wird. Im dargestellten Ausgestaltungsbeispiel ist eine Sekundärseite des Drehschwingungsdämpfers 110 mit einer Primärseite des Drehschwingungsdämpfers 112 zum Bereitstellen einer Zwischenmasse bzw. eines Zwischenelements 114 gekoppelt, an welches der Träger 12 angebunden ist. Im Drehmomentenfluss auf das Getriebe 104 bzw. eine Getriebeausgangswelle 116 folgt eine allgemein mit 118 bezeichnete Kardanwellenanordnung mit jeweiligen Gelenkscheiben 120, 122 und einer dazwischen liegenden Kardanwelle 124. Abtriebsseitig ist die Kardanwelle 124 an ein Achsgetriebe bzw. Differential 126 angekoppelt. Von diesem wird das Drehmoment auf Felgen 128 bzw. Reifen 130 übertragen. In Zuordnung zu verschiedenen Übertragungswellen, wie z. B. der Getriebeausgangswelle 116 einer Übertragungswelle zwischen dem Differential und den Felgen 128 bzw. auch den Felgen 128 bzw. den Reifen 130 sind aufgrund deren Eigenelastizität jeweilige Steifigkeiten veranschaulicht.
Während in 28 ein in Fahrtrichtung längs eingebauter Antriebsstrang 100, also mit längsorientiertem Antriebsaggregat 102 und längsorientiertem Getriebe 104, veranschaulicht ist, zeigt die 29 einen Antriebsstrang 100 mit quer eingebautem Antriebsaggregat 102 bzw. Getriebe 104. Zwischen diesen liegt beispielsweise ein Drehschwingungsdämpfer 132 in Form eines Zweimassenschwungrads, dessen Sekundärseite mit einer Reibungskupplung, beispielsweise Trockenreibkupplung 134, gekoppelt ist. Eine beispielsweise ebenfalls mit Drehschwingungsdämpfer ausgebildete Kupplungsscheibe 136 überträgt das Drehmoment weiter zu dem beispielsweise als Handschaltgetriebe ausgebildeten Getriebe 104. An die Sekundärseite des Drehschwingungsdämpfers bzw. Zweimassenschwungrads 132 ist der Träger 12 der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 angekoppelt. Abtriebsseitig folgen auf die Getriebeausgangswelle 116 und ein Differential 126 und die Antriebsachse mit ihren beiden Felgen 128 und Reifen 130. Auch hier sind mit St jeweilige Steifigkeiten der Antriebswellen bzw. Räder veranschaulicht.
In 30 ist ein weiteres Beispiel eines Teils eines Antriebsstrangs 100 mit einem auf ein Antriebsaggregat 102 folgenden hydrodynamischen Drehmomentwandler 150 als Anfahrelement 108 veranschaulicht. Im Gehäuse bzw. rotierenden Nassraum 106 desselben bzw. damit rotierend ist ein Pumpenrad 138 vorgesehen. Diesem axial gegenüberliegend ist ein Turbinenrad 140 vorgesehen. Zwischen dem Pumpenrad 138 und dem Turbinenrad 140 liegt ein allgemein mit 142 bezeichnetes Leitrad. Parallel zu dem hydrodynamischen Drehmomentübertragungsweg, welcher die Fluidzirkulation zwischen Pumpenrad, Turbinenrad und Leitrad umfasst, ist ein Drehmomentübertragungsweg über eine Überbrückungskupplung 144 einrichtbar. Auf die Überbrückungskupplung folgen die beiden Drehschwingungsdämpfer 110, 112, zwischen welchen eine Zwischenmasse 114 gebildet ist. An diese ist das Turbinenrad 140 ebenso wie der Träger 12 der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 angekoppelt. Es sei hier darauf hingewiesen, dass die beispielsweise auch in 30 erkennbaren Drehschwingungsdämpfer einen bekannten Aufbau mit zwei Deckscheiben und einer dazwischen liegenden Zentralscheibe aufweisen können, wobei entweder die beiden Deckscheiben oder die Zentralscheibe der Primärseite und die jeweils andere Baugruppe dann der Sekundärseite zugeordnet ist. In jedem derartigen Drehschwingungsdämpfer können eine oder mehrere Federsätze parallel oder seriell, ggf. auch gestuft wirksam sein, um eine entsprechend gestufte Dämpfungscharakteristik erlangen zu können.
Über das Antriebsaggregat 102 in den Eingangsbereich des hydrodynamischen Drehmomentwandlers eingeleitete Drehschwingungen bzw. Drehungleichförmigkeiten können bei eingerückter bzw. drehmomentübertragender Überbrückungskupplung 144 zunächst in dem im Drehmomentenfluss stromaufwärts liegenden Drehschwingungsdämpfer 110 gemindert bzw. gedämpft werden. Die dann noch in die Zwischenmasse 114 eingeleiteten Drehschwingungen können unter Wirkung der an diese angekoppelten Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 durch entsprechende Auslegung auf eine anregende Ordnung dann weiter gemindert bzw. getilgt werden. Eine noch weitergehende Filterung bzw. Schwingungsdämpfung kann dann durch den im Drehmomentenfluss stromabwärts folgenden weiteren Drehschwingungsdämpfer 112 erfolgen.
Es ist selbstverständlich, dass hier verschiedene Variationen vorgenommen werden können. So könnte beispielsweise das Turbinenrad 140 direkt an eine Getriebeeingangswelle, also die Sekundärseite des Drehschwingungsdämpfers 112 angekoppelt werden, wodurch die Massenträgheit einer Getriebeeingangswelle erhöht wird. Dies hätte zur Folge, dass im Wirkungsbereich der Hydrodynamik des Drehmomentwandlers bei ausgerückter Überbrückungskupplung 144 keiner der beiden Drehschwingungsdämpfer 110, 112 wirksam wäre.
Bei einer weiteren Variante könnte das Turbinenrad 140 die oder einen Teil der Auslenkungsmasse 34 bereitstellen. Somit kann eine Funktionenverschmelzung und damit eine kompakte Baugröße gewährleistet werden. Eine derartige Ausgestaltung hätte zur Folge, dass immer dann, wenn die Überbrückungskupplung 144 ausgerückt ist und ein Drehmoment über das Turbinenrad 140 zu übertragen ist, auch die Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 zur Drehmomentübertragung genutzt wird, wobei dann die Auslegung derart sein kann, dass in diesem Zustand die Drehwinkelbegrenzungsfunktionalität der Bolzen 40 und Öffnungen 36 wirksam ist, die Rückstellelemente 42 also nicht übermäßig belastet werden. Wird die Überbrückungskupplung 144 eingerückt, ist das Turbinenrad lediglich als Auslenkungsmasse wirksam, wobei es aufgrund der fluidischen Wechselwirkung auch zu einer viskosen Dämpfung beiträgt.
Auch könnte selbstverständlich die Überbrückungskupplung 144 im Drehmomentenfluss zwischen den beiden Drehschwingungsdämpfern 110, 112 oder sogar danach liegen, wobei zu gewährleisten ist, dass das Turbinenrad 140 abtriebsseitig an die Überbrückungskupplung 144 angekoppelt ist. In entsprechender Weise könnte selbstverständlich auch der Träger 12 der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 mit der Primärseite des Drehschwingungsdämpfers 110 oder der Sekundärseite des Drehschwingungsdämpfers 112 gekoppelt sein.
In 31 ist eine Ausgestaltungsvariante eines Antriebsstrangs 100 gezeigt, in welcher das Antriebsaggregat 102 sein Drehmoment über ein beispielsweise in einem rotierenden Nassraum 106 integriertes Zweimassenschwungrad 132 überträgt. An dessen Sekundärseite ist die Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 mit ihrem Träger 12 angebunden. Im Drehmomentenfluss folgt dann ein Anfahrelement, beispielsweise eine Reibungskupplung 134.
In 32 ist in konstruktiver Ausführung im Teillängsschnitt ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 150 dargestellt. Dessen Gehäuse 152 stellt den rotierenden Nassraum 106 bereit und umfasst eine antriebsseitige Gehäuseschale 154 und eine abtriebsseitige Gehäuseschale 156, welche gleichzeitig auch eine Pumpenradschale bildet und an ihrer Innenseite eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung um die Drehachse A aufeinander folgenden Pumpenradschaufeln 158 trägt. Dem so bereitgestellten Pumpenrad 138 liegt das Turbinenrad 140 mit seinen Turbinenradschaufeln 160 axial gegenüber. Zwischen dem Pumpenrad 138 und dem Turbinenrad 140 liegt das Leitrad 142 mit seinen Leitradschaufeln 162.
Die Überbrückungskupplung 144 umfasst mit der antriebsseitigen Gehäuseschale 154 zur Drehung gekoppelte antriebsseitige Reibelemente bzw. Lamellen 164 sowie mit einem Reibelemententräger 166 zur Drehung gekoppelte abtriebsseitige Reibelemente bzw. Lamellen 168. Diese können durch einen Kupplungskolben 170 zur Drehmomentübertragung bzw. zum Einrücken der Überbrückungskupplung 144 gegeneinander gepresst werden. Der im Drehmomentenfluss auf die Überbrückungskupplung 144 folgende und hier radial außen positionierte Drehschwingungsdämpfer 110 umfasst als Primärseite ein mit dem Reibelemententräger 166 gekoppeltes Zentralscheibenelement 172. Axial beidseits davon liegen Deckscheibenelemente 174, 176, welche mit ihrem radial äußeren Bereich im Wesentlichen die Sekundärseite des Drehschwingungsdämpfers 110 bereitstellen. Durch Dämpferfedern 180 des Drehschwingungsdämpfers 110 wird ein Drehmoment zwischen dem Zentralscheibenelement 172, also der Primärseite, und den Deckscheibenelementen 174, 176, also der Sekundärseite, übertragen.
Mit ihrem radial inneren Bereich bilden die Deckscheibenelemente 174, 176 eine Sekundärseite des radial innen positionierten zweiten Drehschwingungsdämpfers 112. Axial zwischen diesen miteinander fest verbundenen Deckscheibenelementen liegt ein weiteres Zentralscheibenelement 182, welches im Wesentlichen eine Sekundärseite des weiteren Drehschwingungsdämpfers 112 bereitstellt und durch Dämpferfedern 184 mit den Deckscheibenelementen 174, 176 zur Drehmomentübertragung gekoppelt ist.
Die beiden Deckscheibenelemente 174, 176 stellen im Wesentlichen auch die Zwischenmassenanordnung 114 bereit, an welche beispielsweise vermittels die beiden Deckscheibenelemente 174, 176 auch miteinander fest verbindenden Bolzen 186 der Träger 12 einer erfindungsgemäß aufgebauten Drehschwingungsdämpfungs- bzw. Tilgeranordnung 10 angekoppelt ist. Die Schwungmasse 34 der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 umfasst die beiden Masseringe 30, 32 sowie die Trägerscheibe 28 und liegt axial im Wesentlichen zwischen den beiden radial gestaffelt angeordneten Drehschwingungsdämpfern 110, 112 und dem Turbinenrad 140. Durch die Formgebung des Masserings 32 mit radial innen angeschrägter Kontur kann dieser das Turbinenrad 140 axial übergreifend positioniert werden, so dass eine axial kompakte Baugröße ermöglicht ist. Die Tilgeranordnung 10 kann also gemäß Ausführungsbeispielen an die Sekundärseite wenigstens eines der drehmomentübertragenden Dreh- oder Torsionsschwingungsdämpfer 110, 112 angekoppelt sein. Bei dem drehzahladaptiven Schwingungstilger 10 handelt es sich also, allgemein gesprochen, um eine Zusatzmasse, die über ein veränderliches Federsystem an das Antriebssystem bzw. wenigstens einen der Torsionsschwingungsdämpfer 110, 112 angekoppelt werden kann. Bei der in 32 gezeigten Anbindung der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 an die Sekundärseite eines Dreh- bzw. Torsionsschwingungsdämpfers 110, 112, beispielsweise innerhalb eines Drehmomentwandlers oder eines (nicht gezeigten) Zwei-Massen-Schwungrades, kann die Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 vergleichsweise leicht gebaut werden, da die Restanregung an dem Ort der Anbindung der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 hinter den in Reihe geschalteten Dämpferfedern 180 und 184 vergleichsweise klein werden kann.
Man erkennt, dass der Träger 12 radial innen über ein Lager 188, beispielsweise Gleitlager oder Wälzkörperlager, auf einer an die Zentralscheibe 182 angebundenen Ausgangsnabe 190 der Drehschwingungsdämpferanordnung 10 drehbar gelagert ist. Mit dieser Ausgangsnabe 190 ist auch das Turbinenrad 140 beispielsweise durch Verzahnungseingriff zur gemeinsamen Drehung verbunden, so dass das über das Turbinenrad geleitete Drehmoment unter Umgehung der beiden seriell wirksamen Drehschwingungsdämpfer 110, 112 in die Abtriebsnabe 190 eingeleitet wird. Alternativ könnte, wie vorangehend bereits dargelegt, das Turbinenrad 140 an den Träger 12 bzw. allgemein die Zwischenmasse 114 angekoppelt werden oder an die Auslenkungsmasse 34 angekoppelt werden, um deren Massenträgheitsmoment zu erhöhen.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims

Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10'), insbesondere für den Antriebsstrang (100) eines Fahrzeugs, umfassend eine um eine Drehachse (A) drehbare Trägeranordnung (12); eine zu der Trägeranordnung (12) in Umfangsrichtung relativ bewegliche Auslenkungsmasse (34), wobei die Trägeranordnung (12) und die Auslenkungsmasse (34) über eine Mehrzahl in Umfangsrichtung angeordneter und sich radial erstreckender, elastischer Rückstellelemente (42) relativ zueinander verdrehbar gekoppelt sind, wobei ein Rückstellelement (42) jeweils um einen unter Fliehkrafteinwirkung in radialer Richtung beweglichen und dem Rückstellelement (42) zugeordneten Kraftangriffspunkt (58; 58'; 60; 60') verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Rückstellelement (42) in Ruhelage der Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') in einer ersten Umfangsrichtung vorgespannt ist und, dass ein zweites Rückstellelement (42) in der Ruhelage in einer zweiten, der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzten Umfangsrichtung vorgespannt ist.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch die entgegengesetzten Vorspannungen ergebende entgegengesetzte Vorspannungskräfte in der Ruhelage betragsmäßig gleich sind.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rückstellelement (42) in Ruhelage der Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') in der ersten Richtung durch unmittelbaren Kontakt zu einem dem ersten Rückstellelement (42) zugeordneten Kraftangriffspunkt (58; 58') vorgespannt ist und, dass das zweite Rückstellelement (42) in der Ruhelage in der zweiten Richtung durch unmittelbaren Kontakt zu einem dem zweiten Rückstellelement (42) zugeordneten Kraftangriffspunkt (60; 60') vorgespannt ist.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils wenigstens ein beweglicher Kraftangriffspunkt (58; 58'; 60; 60') durch ein entlang dem zugeordneten Rückstellelement (42) in radialer Richtung verfahrbares Fliehgewicht (16; 16') bereitgestellt wird.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Rückstellelement (42) ein Paar von Rückstellelementen (42) bilden und, dass ein entlang dem ersten Rückstellelement (42) in radialer Richtung verfahrbares erstes Fliehgewicht (16; 16') und ein entlang dem zweiten Rückstellelement (42) in radialer Richtung verfahrbares zweites Fliehgewicht (16; 16') mit dem ersten und dem zweiten Rückstellelement (42) auf jeweils unterschiedlichen Seiten des Rückstellelements (42) in Kontakt stehen, um das Paar Rückstellelemente (42) in der Ruhelage in entgegengesetzten Richtungen vorzuspannen.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des wenigstens einen beweglichen Kraftangriffspunkts (58; 58'; 60; 60') an dem Fliehgewicht bezüglich dem zugeordneten Rückstellelement (42) in der Ruhelage asymmetrisch ist.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fliehgewicht (16; 16') in der Ruhelage mit einer radial nach innen wirkenden Vorspannkraft beaufschlagt ist.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Rückstellelement (42) genau ein in radialer Richtung beweglicher Kraftangriffspunkt (58; 58'; 60; 60') zugeordnet ist, wobei die jeweiligen Kraftangriffspunkte (58; 58'; 60; 60') des ersten und des zweiten Rückstellelements (42) auf jeweils unterschiedlichen Seiten der Rückstellelemente (42) angeordnet sind, um die entgegengesetzten Vorspannungen zu erhalten.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Rückstellelement (42) zwei in radialer Richtung bewegliche Kraftangriffspunkte (58; 60; 58'; 60') zugeordnet sind, wobei sich die zwei Kraftangriffspunkte (58; 60; 58'; 60') unter Fliehkrafteinwirkung gegenüberliegend auf unterschiedlichen Seiten des jeweiligen Rückstellelements (42) radial bewegen und wobei die zwei Kraftangriffspunkte bezüglich des jeweiligen Rückstellelements (42) in der Ruhelage asymmetrisch angeordnet sind, um die entgegengesetzten Vorspannungen zu erhalten.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') nach Anspruch 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die asymmetrische Anordnung von zwei ersten Kraftangriffspunkten (58; 60; 58'; 60') bezüglich des ersten Rückstellelements (42) umgekehrt zu der asymmetrischen Anordnung von zwei zweiten Kraftangriffspunkten (58; 60; 58'; 60') bezüglich des zweiten Rückstellelements (42) ist.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Rückstellelement (42) zu wenigstens einem ihrer jeweils zugeordneten Kraftangriffspunkte (58; 58'; 60; 60') jeweils ohne Umfangsbewegungsspiel angeordnet ist.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Rückstellelement (42) ein Paar von in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Rückstellelementen (42) bilden, und wobei die Drehschwingungsdämpfungsanordnung eine Mehrzahl von in Umfangrichtung angeordneten Paaren aufweist.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (42) eine Rückstellfeder, insbesondere eine Blattfeder oder eine Stabfeder, insbesondere mit linearer Kraftkennlinie (K₃) umfasst.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (42) bezüglich der Auslenkungsmasse (34) oder/und bezüglich der Trägeranordnung (12) festgelegt ist.
Antriebsstrang (100) für ein Fahrzeug, umfassend wenigstens eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Antriebsstrang nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang ein Anfahrelement, vorzugsweise einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (150) oder Fluidkupplung oder nasslaufende Reibungskupplung oder Trockenreibungskupplung aufweist, wobei die wenigstens eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') im Bereich des Anfahrelements vorgesehen ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang wenigstens einen Drehschwingungsdämpfer (110; 112) mit einer Primärseite und einer gegen die Rückstellwirkung einer Federanordnung bezüglich der Primärseite drehbaren Sekundärseite umfasst, wobei die Trägeranordnung (12) der wenigstens einen Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') drehfest an die Primär- oder Sekundärseite des wenigstens einen Drehschwingungsdämpfers (110; 112) angebunden ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Drehschwingungsdämpfer (110; 112) eine erste (180) und eine zweite (184) Federanordnungen aufweist, wobei ein Zwischenelement (114) gegen die Rückstellwirkung der ersten Federanordnung (180) bezüglich der Primärseite drehbar ist und die Sekundärseite gegen die Rückstellwirkung der zweiten Federanordnung (184) bezüglich dem Zwischenelement (114) drehbar ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 18, wobei die Trägeranordnung (12) der wenigstens einen Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10; 10') drehfest an das Zwischenelement (114) des Drehschwingungsdämpfers (110; 112) angebunden ist.