DE102013003628A1

DE102013003628A1 - Reibeinrichtung für einen Torsionsschwingungsdämpfer sowie Torsionsschwingungsdämpfer und Verfahren zur Montage einer Reibeinrichtung

Info

Publication number: DE102013003628A1
Application number: DE102013003628.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2014-09-11
Also published as: CN104508319A; DE112014001174A5; WO2014135143A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reibeinrichtung für einen Torsionsschwingungsdämpfer mit wenigstens zwei zumindest in Umfangsrichtung um eine Hauptrotationsachse unabhängig voneinander bewegbaren Reibelementen, die über eine primärseitige Ansteuerung angesteuert werden können, und mit komplementären sekundärseitigen Reibflächen, die über eine sekundärseitige Ansteuerung angesteuert werden können und an denen jeweils ein Reibelement reibend anliegt. Die Erfindung betrifft ferner Torsionsschwingungsdämpfer und ein Verfahren zur Montage einer Reibeinrichtung eines Torsionsschwingungsdämpfers.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibeinrichtung für einen Torsionsschwingungsdämpfer sowie einen Torsionsschwingungsdämpfer und ein Verfahren zur Montage einer Reibeinrichtung.
Torsionsschwingungsdämpfer sind in einer großen Vielzahl konkreter Ausführungsformen bekannt. Sie weisen eine Primärmasse bzw. Primärseite und eine Sekundärmasse bzw. Sekundärseite auf, wobei die Sekundärseite drehbeweglich in Bezug auf die Primärseite ist und eine zwischen der Primärseite und der Sekundärseite wirkende Feder-Dämpfer-Einrichtung vorgesehen ist. Eine zentrale Aufgabe bei der Auslegung von Torsionsschwingungsdämpfern besteht insbesondere darin, die Dämpfungseigenschaften in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand, also insbesondere in Abhängigkeit von der Relativdrehung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite zu beeinflussen. So ist man meist bestrebt, bei vergleichsweise großen Drehamplituden zwischen der Primärseite und Sekundärseite eine vergleichsweise hohe Dämpfung vorzusehen. Insbesondere wird bei Drehgeschwindigkeiten bzw. Drehfrequenzen, bei welchem das jeweilige System – mit welchem der Torsionsschwingungsdämpfer in mechanischer Wirkverbindung steht – in den Resonanzbereich gelangt, eine vergleichsweise hohe Dämpfung vorgesehen.
Bekannte Torsionsschwingungsdämpfer sind in nur eingeschränkter Weise dazu eingerichtet, eine an den jeweiligen Betriebszustand angepasste Dämpfung bereitzustellen. So ist z. B. aus der EP 1 058 028 A2 ein Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Reibeinrichtung bekannt, die zur Dämpfungsanpassung einen mitschleppenden Keil umfasst. Aus der WO 2006/079306 A1 ist eine Dämpfungseinrichtung für ein Zweimassenschwungrad bekannt, bei welcher mehrere Bauteile vorgesehen sind, die bei einer Verdrehung der beiden Schwungmassen infolge des Vorsehens von aneinander gleitbaren Keilflächen zwischen den Schwungmassen aneinander gepresst werden und im aneinander gepressten Zustand eine Reibwirkung zwischen den beiden sich relativ zueinander drehenden Schwungmassen bereitstellen. In ähnlicher Weise basiert auch das Dämpferteil des aus der WO 2005/064198 A1 bekannten Zweimassenkupplungs-Schwungrades auf Bauteilen mit Keilflächen. Aus der US 5,503,595 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer bekannt, bei dem die Reibeinrichtung ringförmig ausgebildet ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative Reibeinrichtung für einen Torsionsschwingungsdämpfer anzugeben, mit welcher an dem Torsionsschwingungsdämpfer auf einfache und praktische Weise erwünschte Dämpfungseigenschaften verwirklicht werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Reibeinrichtung für einen Torsionsschwingungsdämpfer mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung.
Die Reibeinrichtung kann wenigstens zwei zumindest in Umfangsrichtung um eine Hauptrotationsachse unabhängig voneinander bewegbare Reibelemente aufweisen, die über eine primärseitige Ansteuerung angesteuert werden können. Ferner können komplementäre sekundärseitige Reibflächen vorgesehen sein, die über eine sekundärseitige Ansteuerung angesteuert werden können und an denen jeweils ein Reibelement reibend anliegt.
Durch Vorsehen der unabhängig voneinander bewegbaren Reibelemente und der komplementären sekundärseitigen Reibflächen können in Zusammenwirkung mit der primärseitigen Ansteuerung und der sekundärseitigen Ansteuerung auf einfache und praktische Weise erwünsche Dämpfungseigenschaften verwirklicht bzw. eingestellt werden. Hierfür ist die primärseitige Ansteuerung zum Ansteuern der Reibelemente eingerichtet, Drehmoment der Primärseite bzw. der Primärmasse des Torsionsschwingungsdämpfers auf die Reibelemente zu übertragen. Die sekundärseitige Ansteuerung ist zum Ansteuern der sekundärseitigen Reibflächen vorgesehen und insbesondere eingerichtet, Drehmoment von der Sekundärseite bzw. der Sekundärmasse auf die sekundärseitigen Reibflächen und mithin auf die Reibelemente zu übertragen. Die Reibelemente liegen an den komplementären sekundärseitigen Reibflächen reibend an und bewirken eine Dämpfung durch gleitendes Reiben an den komplementären sekundärseitigen Reibflächen, und zwar bei Vorliegen einer Relativdrehung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite und besonders bevorzugt bei Überschreiten bzw. Vorliegen eines von der sekundärseitigen Ansteuerung für das jeweilige Reibelement vorgegebenen Verdrehwinkels zwischen der Primärseite und der Sekundärseite. Mit der derartig ausgestalteten Reibeinrichtung ist vorteilhaft die Einstellung einer definierten Reibung bzw. Dämpfung möglich, wobei insbesondere die primärseitige und sekundärseitige Ansteuerung zur Erzielung einer an den jeweiligen Anwendungsfall angepassten Dämpfungscharakteristik vorteilhaft flexibel auslegbar sein können.
Bevorzugt sind die Reibflächen sowie die an den Reibflächen reibend anliegenden Oberflächenbereiche der Reibelemente radial und in Umfangsrichtung zur Hauptrotationsachse ausgerichtet. Dies hat den Vorteil, dass die zwischen den sekundärseitigen Reibflächen und den Reibelementen bzw. den Oberflächenbereichen wirkenden Reibkräfte in erster Ordnung bzw. in erster Näherung von den Umdrehungszahlen bzw. Drehfrequenzen der Primärseite bzw. Sekundärseite unabhängig sind, da keine Fliehkräfte in Richtung der entsprechenden Normalkraft wirken.
Bei einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reibeinrichtung sind die Reibflächen auf einer gemeinsamen Reibscheibe angeordnet. Durch Vorsehen der gemeinsamen Reibscheibe kann vorteilhaft eine kompakte Reibeinrichtung mit einem einfachen Aufbau bereitgestellt werden. Eine einfach und kompakt aufgebaute Reibeinrichtung ermöglicht insbesondere ein einfaches Zusammenbauen und unter Umständen auch ein entsprechend einfaches Auseinanderbauen der Reibeinrichtung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reibeinrichtung weist die primärseitige Ansteuerung eine nach radial innen wirkende Fliehkraftkompensation für wenigstens eines der Reibelemente auf. Durch Vorsehen der nach radial innen wirkenden Fliehkraftkompensation für wenigstens eines der Reibelemente kann vorteilhaft bei Ansteuerung mittels der primärseitigen Ansteuerung ein Reibkontakt des Reibelements mit sekundärseitigen Flächenbereichen infolge Fliehkrafteinwirkung vermieden bzw. wesentlich verringert werden. Ein derartiger Reibkontakt ist insbesondere in radial äußeren Bereichen nachteilig bzw. unerwünscht, und zwar vor allem bei hohen Drehzahlen und bei hohen zu dämpfenden Frequenzen, wo eine Dämpfung im Unterschied zu der Situation mit Drehzahlen im Resonanzbereich zu einer unerwünschten Amplitudenerhöhung führen kann, die je nach Ausbildung des an den Torsionsschwingungsdämpfer angebrachten Systems ggf. auch größer ausgebildet sein kann als im ungedämpften Fall.
Bei einer weiteren praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reibeinrichtung umfasst die primärseitige Ansteuerung eine Steuerscheibe mit wenigstens einer Ausnehmung, in welcher ein Reibelement angeordnet ist, wobei die Ausnehmung in Umfangsrichtung um die Hauptrotationsachse größer als die entsprechende Erstreckung des in ihr angeordneten Reibelements ist.
Bei dieser weiteren praktischen Ausführungsform ist die Steuerscheibe als primärseitige Ansteuerung drehfest mit der Primärseite bzw. der Primärmasse verbunden bzw. mit dieser wirkverbunden. Durch Vorsehen einer Ausnehmung, die in Umfangsrichtung um die Hauptrotationsachse größer als die entsprechende Erstreckung des in ihr angeordneten Reibelements ist, kann eine primärseitige Ansteuerung bereitgestellt werden, bei welcher erst bei Überschreiten bzw. Vorliegen eines für das jeweilige Reibelement vorgegebenen Verdrehwinkels bzw. vorgegebenen minimalen Verdrehwinkels zwischen der Primärseite und der Sekundärseite – der von der Erstreckung der entsprechenden Ausnehmung in Umfangrichtung abhängt – ein Reiben bzw. gleitendes Reiben des jeweiligen Reibelements auf den Reibflächen einsetzt, also eine durch das jeweilige Reibelement bewirkte Dämpfung einsetzt. Bei Vorliegen der durch das Reibelement bewirkten Dämpfung befindet sich das Reibelement dann vorzugsweise in Kontakt zu einer die jeweilige Ausnehmung in Umfangsrichtung begrenzenden Anschlagfläche bzw. in Kontakt zu einem die jeweilige Ausnehmung in Umfangsrichtung begrenzenden Anschlagbereich. Erst bei Kontakt zu dieser Anschlagfläche bzw. dem Anschlagbereich kann dann die Steuerscheibe Drehmoment der Primärseite auf das jeweilige Reibelement übertragen, um eine Dämpfung durch Reiben des jeweiligen Reibelements an den Reibflächen herbeizuführen.
Die Steuerscheibe kann auch fest mit wenigstens einem Reibelement verbunden sein, so dass auch bei sehr kleinen von null verschiedenen Verdrehwinkeln zwischen Primärseite und Sekundärseite ein Reiben bzw. eine Reibbewegung des Reibelements an den Reibflächen auftritt. Auf diese Weise kann eine Grundreibung bereitgestellt werden, die insbesondere beim Betrieb des Torsionsschwingungsdämpfers in sehr hohen Drehzahlbereichen von Vorteil sein kann.
Bei der obigen weiteren praktischen Ausführungsform können bevorzugt wenigstens zwei Ausnehmungen in der Steuerscheibe vorgesehen sein, in denen jeweils ein Reibelement angeordnet ist, wobei der Unterschied zwischen der Größe der Ausnehmung in Umfangsrichtung und der entsprechenden Erstreckung des jeweils in ihr angeordneten Reibelements für die beiden Ausnehmungen unterschiedlich ist.
Da der für das jeweilige Reibelement vorgegebene Verdrehwinkel bzw. vorgegebene minimale Verdrehwinkel zwischen der Primärseite und der Sekundärseite von der Erstreckung der entsprechenden Ausnehmung in Umfangrichtung abhängt (vgl. oben), kann durch Vorsehen des unterschiedlichen bzw. variablen Unterschieds zwischen der Größe der Ausnehmung in Umfangsrichtung und der entsprechenden Erstreckung des jeweils in ihr angeordneten Reibelements eine stufenweise Verstärkung der Reibung bzw. Dämpfung bereitgestellt werden. Die stufenweise Verstärkung der Reibung bzw. Dämpfung ist dadurch möglich, dass infolge des variablen Unterschieds die Reibungswirkung bzw. Dämpfungswirkung der Reibelemente bei unterschiedlichen Verdrehwinkeln zwischen der Primärseite und der Sekundärseite einsetzt. Durch Vorsehen der stufenweisen Verstärkung der Reibung kann vorteilhaft ein individuell auf das jeweilige System abgestimmtes Dämpfungsverhalten bereitgestellt werden.
Bevorzugt weist die Ausnehmung nach radial innen weisende Führungsflächen zur Wechselwirkung mit zugehörigen nach radial außen weisenden Flächen des in der Ausnehmung angeordneten Reibelements auf. Auf diese Weise kann vorteilhaft sehr wirksam eine unerwünschte Bewegung der Reibelemente nach radial außen vermieden werden.
Besonders bevorzugt weist die Ausnehmung und das in ihr angeordnete Reibelement zumindest eine in Umfangsrichtung wirksame Einlaufschräge auf. Das Vorsehen der Einlaufschrägen ermöglicht zum einen bei geeigneter Ausrichtung der Einlaufschrägen eine vorteilhafte Fliehkraftkompensation. Ferner wird durch Vorsehen der in Umfangsrichtung wirksamen Einlaufschrägen auch vorteilhaft ein langsames Einlaufen des Reibelements in die jeweilige Anschlagposition ermöglicht, also in die Position, in welcher sich das Reibelement in Kontakt zu der die Ausnehmung in Umfangsrichtung begrenzenden Anschlagfläche befindet bzw. sich in Kontakt zu einem die jeweilige Ausnehmung in Umfangsrichtung begrenzenden Anschlagbereich befindet (vgl. auch oben). Durch das langsame Einlaufen können insbesondere Klappergeräusche bzw. ein sehr rückartiges einsetzen der entsprechenden Reibung vorteilhaft minimiert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reibeinrichtung ist eine die Reibelemente gegen die Reibflächen drückende, vorzugsweise gemeinsame, Anpressung vorgesehen. Eine Anpressung als solche stellt sich, dass die Reibelemente mit den korrespondierenden Reibflächen in einem definierten reibkontakt stehen. Eine gemeinsame Anpressung bewirkt zum einen eine vorteilhafte gleichförmige Anpressung der Reibelemente, was wiederum zur Folge hat, dass die Reibelemente in axialer Richtung – im Unterschied zur unabhängigen Bewegbarkeit in Umfangsrichtung – in erster Näherung identisch bewegbar sind. Diese identische Bewegbarkeit begünstigt vorteilhaft eine gleichmäßige Reibbewegung. Durch Vorsehen der gemeinsamen Anpressung kann für die erfindungsgemäße Reibeinrichtung vorteilhaft auch ein einfacher Aufbau realisiert werden. Eine einfach aufgebaute Reibeinrichtung ermöglicht insbesondere ein einfaches Zusammenbauen und Auseinanderbauen derselben.
Ferner kann eine Reibeinrichtung für einen Torsionsschwingungsdämpfer mit wenigstens einem Reibelement, das über eine primärseitige Ansteuerung angesteuert werden kann, sich dadurch auszeichnen, dass das Reibelement oder ein axial auf das Reibelement wirkendes Andruckelement einen axialen Vorsprung aufweist, und einer komplementären sekundärseitigen Reibfläche, die über eine sekundärseitige Ansteuerung angesteuert werden kann und an der das Reibelement über eine auf den axialen Vorsprung wirkende Anpressung angepresst reibend anliegt. Durch den axialen Vorsprung in Verbindung mit der auf diesen wirkenden Anpressung kann vorteilhaft eine definierte Reibung durch eine definierte Anpresskraft bereitgestellt werden, wobei eine definierte Reibung wiederum vorteilhaft mit einer definierten Dämpfung des jeweiligen Systems einhergeht.
Der axiale Vorsprung kann hierbei in Richtung auf das Reibelement oder aber auch von dem Reibelement weg weisen und definiert vorzugsweise einen Angriffspunkt, an welchem die Anpresskraft der Anpressung definiert ansetzt, was dann dementsprechend zu einer definierten Reibung führt.
Bevorzugt umfasst die Anpressung eine Tellerfeder. Eine Anpressung, die eine Tellerfeder umfasst, bewirkt zum einen eine vorteilhafte gleichförmige Anpressung der Reibelemente, was wiederum zur Folge hat, dass die Reibelemente in axialer Richtung – im Unterschied zur unabhängigen Bewegbarkeit in Umfangsrichtung – in erster Näherung identisch bewegbar sind. Diese identische Bewegbarkeit begünstigt vorteilhaft eine gleichmäßige Reibbewegung. Durch Vorsehen der Tellerfeder kann für die erfindungsgemäße Reibeinrichtung vorteilhaft auch ein einfacher Aufbau realisiert werden. Eine einfach aufgebaute Reibeinrichtung ermöglicht insbesondere ein einfaches Zusammenbauen und unter Umständen auch ein entsprechend einfaches Auseinanderbauen derselben.
Bevorzugt wirkt die Tellerfeder unmittelbar auf den axialen Vorsprung, einhergehend mit einer sehr wirksamen und kompakt bauenden Anpressung des Reibelements an die komplementäre sekundärseitige Reibfläche.
Auch kann sich eine Reibeinrichtung für einen Torsionsschwingungsdämpfer mit wenigstens einem Reibelement, dadurch auszeichnen, dass das Reibelement über eine primärseitige Ansteuerung aus demselben Material wie das Reibelement angesteuert werden kann und an einer komplementären sekundärseitigen Reibfläche, die über eine sekundärseitige Ansteuerung angesteuert werden kann, reibend anliegt.
Bei dieser Reibeinrichtung kann das wenigstens eine Reibelement über eine primärseitige Ansteuerung aus demselben Material wie das Reibelement angesteuert werden, einhergehend mit der vorteilhaften Wirkung, dass eine definierte Reibung zwischen der primärseitigen Ansteuerung und dem Reibelement bereitgestellt wird. Insbesondere kann auch bei geeigneter Ausgestaltung des Reibelements und der primärseitigen Ansteuerung infolge des Vorsehens desselben Materials vorteilhaft eine wesentliche Verschleißminimierung bereitgestellt werden.
Besonders bevorzugt besteht das Reibelement aus Metall, vorzugsweise mit gehärteten oder gewalzten Kontaktbereichen zwischen Reibelement und Ansteuerung, oder aus Kunststoff. Die Ausbildung des Reibelements aus Metall, vorzugsweise mit gehärteten oder gewalzten Kontaktbereichen zwischen Reibelement und Ansteuerung, ist vorteilhaft mit einer verschleißminimierenden Wirkung verbunden. Ein aus Kunststoff ausgebildetes Reibelement vorzusehen, hat den Vorteil, dass ein Klappern und damit einhergehende „Klapper-Geräusche” vermieden bzw. deutlich minimiert werden können.
Bei einer praktischen Ausführungsform ist die primärseitige Ansteuerung in Umgebung der Reibfläche in axialer Richtung dünner als das Reibelement. Durch diese dünnere Ausbildung der primärseitigen Ansteuerung in Umgebung der Reibfläche wird vorteilhaft eine etwaige Reibung der primärseitigen Ansteuerung vermieden.
Die primärseitige Ansteuerung kann insbesondere einstückig ausgebildet sein, wobei eine einstückig ausgebildete primärseitige Ansteuerung auf einfache und praktische Weise z. B. durch Spritzgießen aus einem spritzfähigen Material herstellbar ist.
Ein zu der Reibeinrichtung passender Torsionsschwingungsdämpfer kann eine Primärseite bzw. Primärmasse und eine um eine Hauptrotationsachse des Torsionsschwingungsdämpfers in Bezug auf die Primärseite drehbewegliche Sekundärseite bzw. Sekundärmasse sowie eine zwischen der Primärseite und der Sekundärseite wirksamen Feder-Dämpfer-Einrichtung mit einer entsprechenden Reibeinrichtung umfassen. Durch Vorsehen der entsprechenden Reibeinrichtung können auf einfache und praktische Weise an dem Torsionsschwingungsdämpfer erwünsche Dämpfungseigenschaften verwirklicht bzw. eingestellt werden, wie oben dargelegt.
Bei einer praktischen Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers ist die primärseitige Ansteuerung formschlüssig axial auf die Primärseite aufgesteckt. Die vorgesehene Aufsteckbarkeit ermöglicht eine einfache Montage bzw. Demontage, wobei die formschlüssige Aufsteckbarkeit der Ansteuerung bei einer beliebigen Reibeinrichtung eines Torsionsschwingungsdämpfers im Hinblick auf eine möglichst einfache Montage und Demontage von Vorteil sein kann.
Ferner kann bei einem Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Primärseite und mit einer um eine Hauptrotationsachse des Torsionsschwingungsdämpfers in Bezug auf die Primärseite drehbeweglichen Sekundärseite sowie mit einer zwischen der Primärseite und der Sekundärseite wirksamen Feder-Dämpfer-Einrichtung die Feder-Dämpfer-Einrichtung eine eine viskose Flüssigkeit aufweisende Federeinrichtung und eine gegen die viskose Flüssigkeit der Federeinrichtung abgedichtete Reibeinrichtung umfassen. Bei diesem Torsionsschwingungsdämpfer kann, je nach konkreter Auslegung, die viskose Flüssigkeit vorteilhaft als Schmiermittel und/oder zur viskosen Dämpfung dienen. Die Abdichtung der Reibeinrichtung gegenüber dem Schmiermittel gewährleistet vorteilhaft die Ausbildung einer definierten Reibung zur Einstellung erwünschter bzw. angepasster Dämpfungseigenschaften.
Bevorzugt ist die Reibeinrichtung über eine berührungslose Dichtung abgedichtet. Durch Vorsehen einer berührungslosen Dichtung bzw. durch Vorsehen einer Labyrinthdichtung kann vorteilhaft eine unerwünschte bzw. unkontrollierte Grundreibung vermieden werden.
Besonders bevorzugt ist die Reibeinrichtung in einem Fluidpfad zwischen der Federeinrichtung und einem Lager, vorzugsweise einem Gleitlager, zwischen Primärseite und Sekundärseite angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die für die Reibeinrichtung vorgesehene Dichtung auch das Lager gegen die viskose Flüssigkeit bzw. das Schmiermittel abdichtet. Dies ist insbesondere für Lager in Form eines Gleitlagers von Vorteil, welche bei Kontakt zu einem Schmiermittel ausfallen bzw. nicht in der bestimmungsgemäßen Art und Weise arbeiten könnten.
Auch kann bei einem Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Primärseite und mit einer um eine Hauptrotationsachse des Torsionsschwingungsdämpfers in Bezug auf die Primärseite drehbeweglichen Sekundärseite sowie mit einer zwischen der Primärseite und der Sekundärseite wirksamen Feder-Dämpfer-Einrichtung die Feder-Dämpfer-Einrichtung ein Federsystem mit einer statischen Kennlinie aufweisen, die innerhalb von 90% des maximalen Drehwinkels bzw. innerhalb eines Drehwinkels kleiner ±10° eine Hysterese kleiner 15 Nm bzw. kleiner 10% des maximalen Motordrehmoments aufweist.
Unter einer statischen Kennlinie ist hierbei erfindungsgemäß eine Kennlinie bei sehr geringer Drehzahl zu verstehen, und zwar bei einer Drehzahl, bei welcher Fliehkräfte vernachlässigbar sind.
Die in den vorgesehenen Grenzen vorgesehene Hysterese kleiner als 15 Nm bzw. kleiner 10% des maximalen Motordrehmoments ermöglicht vorteilhaft die Ausbildung einer definierten Reibung, die insbesondere auch bei hohen Frequenzen entsprechend wirksam definiert und von dem Federsystem unabhängig ist. Unter dem Drehwinkel ist der Drehwinkel bzw. Verdrehwinkel zwischen der Primärseite und der Sekundärseite zu verstehen. Die Folge einer derart geringen Reibung durch das Federsystem der Feder-Dämpfer-Einrichtung ist, dass die Reibung im Wesentlichen durch das Reibungssystem der Feder-Dämpfer-Einrichtung bereit gestellt wird.
Hierbei ist die Definition über die Hysterese des Federsystems vorteilhaft, da ein Reibungssystem bei geeigneter Ausgestaltung der Feder-Dämpfer-Einrichtung durchaus entfernt, stillgelegt oder überbrückt werden kann, um entsprechende Messungen durchführen zu können, während ein Entfernen des Federsystems letztlich zu einer völligen Funktionsänderung des Torsionsschwingungsdämpfers und mithin zu nicht vergleichbaren Messergebnissen führen würde.
Bevorzugt ist die Hysterese kleiner 13 Nm bzw. kleiner 8% des maximalen Motordrehmoments, vorzugsweise kleiner 10 Nm bzw. kleiner 7% des maximalen Motordrehmoments.
Kumulativ bzw. alternativ hierzu kann bei einem Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Primärseite und mit einer um eine Hauptrotationsachse des Torsionsschwingungsdämpfers in Bezug auf die Primärseite drehbewegliche Sekundärseite sowie mit einer zwischen der Primärseite und der Sekundärseite wirksame Feder-Dämpfer-Einrichtung die Feder-Dämpfer-Einrichtung ein Federsystem mit einer dynamischen Kennlinie aufweisen, die innerhalb von 90% des maximalen Drehwinkels bzw. innerhalb eines Drehwinkels kleiner ±10° eine Hysterese kleiner 25 Nm bzw. kleiner 15% des maximalen Motordrehmoments aufweist.
Unter einer dynamischen Kennlinie ist hierbei erfindungsgemäß eine Kennlinie bei der bei maximaler Drehzahl des jeweiligen Antriebssystems zu verstehen.
Die in den vorgesehenen Grenzen vorgesehene Hysterese kleiner als 25 Nm bzw. kleiner 15% des maximalen Motordrehmoments ermöglicht vorteilhaft die Ausbildung einer definierten Reibung, die insbesondere bei hohen Frequenzen, wie sie bei hohen Drehzahlen vorkommen, wirksam definiert ist, wobei insbesondere durch die Fliehkraft bedingte Probleme der Federeinrichtung nicht durch Reibung auf die Dämpfung Einfluss nehmen. Unter dem Drehwinkel ist auch hier der Drehwinkel bzw. Verdrehwinkel zwischen der Primärseite und der Sekundärseite zu verstehen.
Bevorzugt ist die Hysterese der dynamischen Kennlinie, insbesondere bei Motoren mit einem höchsten Drehmoment von 200 Nm, kleiner 50 Nm, vorzugsweise kleiner 40 Nm. Ebenso kann die Hysterese der dynamischen Kennlinie, insbesondere bei Motoren mit anderer Leistung, kleiner 17% des maximalen Motordrehmoments, vorzugsweise kleiner 10% des maximalen Motordrehmoments, sein, was dementsprechend zu einer guten Entkopplung insbesondere bei hohen Drehzahlen bzw. bei hohen Frequenzen führt.
Die in vorliegendem Zusammenhang genannten Werte zur Hysterese beziehen sich auf die vertikale Erstreckung des entsprechenden Messgraphen in einem Winkel-Drehmoment-Diagramm, so dass als entsprechenden Einheit [Nm] gelten müssen.
Die oben genannten Absolutwerte verstehen sich insbesondere auf Motoren mit kleiner Leistung, insbesondere mit einem Drehmoment von 200 Nm. Die Relativwert sind allgemeingültiger und insbesondere auch für Motoren mit höherer Leistung ausreichend, wobei ggf. natürlich auch die niedrigeren Absolutwerte entsprechend vorteilhaft sind, da dann eine noch bessere Entkopplung vorliegt.
Hierbei hat es sich gezeigt, dass zwar eine gute Entkopplung gewährleistet ist, wenn im Bereich des Leerlaufs, also bei sehr niedrigen Drehzahlen, eine hohe Reibung zu finden ist. Bei hohen Drehzahlen und mithin bei hohen Frequenzen, die durch den Motor bedingt störend auftreten können und durch den Torsionsschwingungsdämpfer herausgefiltert werden sollten, bedingt jedoch eine Reibung eine schlechtere Entkopplung, was letztlich einfach dadurch erklärt werden kann, dass hohe Frequenzen über die Reibelemente der Reibeinrichtung bzw. des Torsionsschwingungsdämpfers vom Motor aus in den restlichen Antriebsstrang gelangen können. Liegen andere reibend wirksame Baugruppen, wie beispielsweise federnd wirksame Baugruppen, die bei hohen Frequenzen, insbesondere beispielsweise bei hohen Drehzahlen, reibend irgendwo anliegen, vor, so erfolgt eine Kopplung dieser hohen Frequenzen über derartige Baugruppen. Durch die vorstehend beschriebene Trennung zwischen Reibeinrichtung und Federeinrichtung und die Ausgestaltung der Federeinrichtung mit entsprechend niedriger Hysterese kann sichergestellt werden, dass derartige reibende Effekte durch die Federeinrichtung auf ein Minimum sind und die reibende Effekte im Wesentlichen durch die Reibeinrichtung bedingt sind. Insofern erfolgt ein Reiben dann nur unter den Bedingungen, zu denen in der Reibeinrichtung ein Reiben erfolgen soll, so dass störende Effekte der Federeinrichtung auf ein Minimum reduziert sind und bei geeigneter Ausgestaltung der Reibeinrichtung die Reibung auf ein notweniges Mindestmaß gezielt beschränkt werden kann, um hohe Frequenzen gezielt auszukoppeln.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der obigen Torsionsschwingungsdämpfer mit den näher definierten Hysteresen des Federsystems trägt eine Reibeinrichtung mehr als 300 Nm, vorzugsweise mehr als 400 Nm bzw. mehr als 500 Nm, zur Dämpfung bei, wobei der Anteil des übrigen Systems, insbesondere des Federsystems dann entsprechend gering ausfallen kann.
Zur Montage einer Reibeinrichtung können wenigstens ein Reibelement und eine zugehörige Ansteuerung der Reibeinrichtung zunächst einstückig miteinander verbunden sein und nach dem Positionieren oder während des Positionierens des Reibelements voneinander getrennt werden. Durch Vorsehen einer einstückigen Verbindung des wenigstens einen Reibelements mit der zugehörigen Ansteuerung kann in dem so bereitgestellten verbundenen Zustand eine sehr einfache Montage durchgeführt werden, die ohne die bestehende Verbindung viel aufwendiger und umständlicher wäre. Erst mit oder nach Abschluss der Montage, wo ein Positionieren des Reibelements erfolgt, wird die vorzugsweise durch wenigstens einen Materialsteg mit dem wenigstens einen Reibelement verbundene Ansteuerung von dem wenigstens einen Reibelement getrennt. Sofern vorzugsweise eine Verbindung über den wenigstens einen Materialsteg vorgesehen ist, wird dieser zum Trennen der Ansteuerung von dem wenigstens einen Reibelement beim Positionieren oder nach dem Positionieren durchtrennt.
Das Durchtrennen kann beispielsweise durch einen Versatz zwischen Reibelement und Ansteuerung vor der Montage, der dann durch die Montage verändert wird, oder durch einen ersten Versatz bei der Inbetriebnahme erfolgen.
Auch kann bei der Montage einer Reibeinrichtung eine Ansteuerung der Reibeinrichtung für ein Reibelement der Reibeinrichtung formschlüssig axial auf eine Primärseite eines Torsionsschwingungsdämpfers aufgesteckt werden. Das Aufstecken der Ansteuerung auf die Primärseite ist auf einfache und praktische Weise durchführbar und ermöglicht daher eine einfache Montage bzw. Demontage der Reibeinrichtung. Das formschlüssige axiale Aufstecken schafft zudem eine sichere drehfeste Verbindung zwischen der Ansteuerung und der Primärseite.
Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegenden Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnung zeigen:
1 eine Schnittdarstellung (Radialschnitt) eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers,
2A und B jeweils eine Draufsicht auf die Reibeinrichtung des in 1 dargestellten Torsionsschwingungsdämpfers,
3 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers, der sich von dem in 1 dargestellten dadurch unterscheidet, dass anstatt drei Federn und drei Fliegerringen bei diesem Ausführungsbeispiel vier Federn und vier Fliegerringe vorgesehen sind,
4 eine vergrößerte Darstellung eines Details der 2A,
5 eine vergrößerte Darstellung eines Details der 1,
6 eine Schnittdarstellung (Radialschnitt) eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers,
7 eine Schnittdarstellung (Radialschnitt) eines Teilbereichs eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers,
8 eine Draufsicht auf eine alternative Reibeinrichtung für einen Torsionsschwingungsdämpfer,
9 eine Schnittdarstellung (Radialschnitt) der Reibeinrichtung der 8
10A bis 10D jeweils eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und Schnittdarstellungen (Radialschnitte) von primärseitigen Ansteuerungen, welche aus demselben Material wie die ebenfalls dargestellten Reibelemente bestehen,
11A bis 11C jeweils eine Draufsicht, Schnittdarstellungen (Radialschnitte) und eine Detaildarstellung (Radialschnitt) einer primärseitigen Ansteuerung mit einseitig offenen Ausnehmungen, zusammen mit Reibelementen und einer sekundärseitigen Reibscheibe,
12 eine Draufsicht auf eine primärseitige Ansteuerung zusammen mit Reibelementen, die sich von der in 11 dargestellten insbesondere dadurch unterscheidet, dass bei dieser Ansteuerung keine Aufnahme zum formschlüssigen axialen Aufstecken auf die Primärseite vorgesehen ist,
13A und 13B eine Draufsicht und eine Schnittansicht (Radialschnitt) einer Reibeinrichtung zusammen mit den Federn der Feder-Dämpfer-Einrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers,
14 eine statische Kennlinie eines beispielhaften Federsystems,
15 eine statische Kennlinie eines Gesamtsystems aus dem Federsystem mit der Kennlinie nach 14 und einem beispielhaften Reibsystem, und
16 eine quasi-statische Kennlinie der Anordnung mit den Kennlinien nach 14 und 15.
Die 1 zeigt einen Radialschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines Torsionsschwingungsdämpfers 10. Der Torsionsschwingungsdämpfer 10 umfasst eine Primärseite 12 bzw. Primärmasse 12, eine um eine Hauptrotationsachse 14 des Torsionsschwingungsdämpfers 10 in Bezug auf die Primärseite 12 drehbewegliche Sekundärseite 16 bzw. Sekundärmasse 16 und eine zwischen der Primärseite 12 und der Sekundärseite 16 wirksame Feder-Dämpfer-Einrichtung 18 mit einer erfindungsgemäßen Reibeinrichtung 20. Als Torsionsschwingungsdämpfer 10, der für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, ist die Sekundärseite 16 für den Kontakt mit einer Kupplung des Kraftfahrzeugs vorgesehen, und die Primärseite 12 weist Bohrungen 22 zur Herstellung einer Schraubverbindung mit der Kurbelwelle des Kraftfahrzeugs auf. Ferner ist an der Primärseite 12 ein Anlasser-Zahnkranz 13 vorgesehen.
Die Reibeinrichtung 20 umfasst acht (vgl. auch 2A und B) in Umfangsrichtung um die Hauptrotationsachse 14 (vgl. 1) unabhängig voneinander bewegbare Reibelemente 26, die über eine primärseitige Ansteuerung 28, die eine Steuerscheibe 28 umfasst, angesteuert werden können, und komplementäre sekundärseitige Reibflächen 30, die über eine sekundärseitige Ansteuerung 32 angesteuert werden können und an denen jeweils ein Reibelement 26 reibend anliegt. Die Steuerscheibe 28 ist in Umgebung der Reibflächen 30 in axialer Richtung dünner als die Reibelemente 26.
Die sekundärseitige Ansteuerung 32 umfasst zum einen ein aus zwei Gehäuseteilen 34, 36 zusammengesetztes Gehäuse 38 aus einem Blechmaterial, wobei ein erstes Gehäuseteil 34 in Form einer gemeinsamen Reibscheibe 34 ausgebildet ist, auf welcher die Reibelemente 26 angeordnet sind. Ferner umfasst die sekundärseitige Ansteuerung 32 eine Anpressung in Form einer Tellerfeder 40 und eine drehfeste Verbindung mit der Sekundärseite 16.
Es sind bei diesem Ausführungsbeispiel zwei komplementäre sekundärseitige Reibflächen 30 vorgesehen, wobei eine der Reibflächen 30 an der Reibscheibe 34 vorgesehen ist und die andere Reibfläche 30 an der Tellerfeder 40. An beiden Reibflächen 30 liegen die Reibelemente 26 reibend an. Die Reibflächen 30 sowie die an den Reibflächen 30 reibend anliegenden Oberflächenbereiche 42 der Reibelemente 26 sind radial und in Umfangsrichtung zur Hauptrotationsachse 14 ausgerichtet. Die Tellerfeder 40 ist als gemeinsame Anpressung dafür vorgesehen, alle Reibelemente 26 gegen die an der Reibscheibe 34 vorgesehene Reibfläche 30 zu drücken, wie insbesondere auch aus 5 ersichtlich, die eine vergrößerte Darstellung eines entsprechenden Details der 1 zeigt. Der vergrößerten Darstellung ist am besten zu entnehmen, dass die Reibelemente 26 einen axialen Vorsprung 44 aufweisen, auf den die Tellerfeder 40 unmittelbar wirkt.
Die 2A und 2B zeigen jeweils eine Draufsicht auf die Reibeinrichtung 20 des in 1 dargestellten Torsionsschwingungsdämpfers 10. Aus diesen Figuren geht insbesondere der Aufbau der Steuerscheibe 28 näher hervor. Die Steuerscheibe 28, welche drehfest mit der Primärseite 12 verbunden ist, weist acht Ausnehmungen 46 auf, wobei in jeder Ausnehmung 46 ein einziges Reibelement 26 (siehe 4) angeordnet ist. Jede der Ausnehmungen 46 ist in Umfangsrichtung um die Hauptrotationsachse 14 größer als die entsprechende Erstreckung des in ihr angeordneten Reibelements 26.
Zum drehfesten Verbinden mit der Primärseite 12 weist die Steuerscheibe 28 eine Aussparung 48 in Form eines Sechskants 48 auf. An der Primärseite 12 ist ein zu dieser Aussparung 48 komplementär ausgebildetes Zentralstück 50 vorgesehen, das in die Aussparung 48 formschlüssig axial einsteckbar ist, so dass im montierten Zustand die Steuerscheibe 28 formschlüssig axial auf die Primärseite 12 bzw. das Zentralstück 50 aufgesteckt ist (vgl. 1).
Durch Vorsehen der Ausnehmungen 46, die in Umfangsrichtung um die Hauptrotationsachse 14 größer als die entsprechende Erstreckung des in ihr angeordneten Reibelements 26 sind, kann eine primärseitige Ansteuerung 28 bereitgestellt werden, bei welcher erst bei Überschreiten bzw. Vorliegen eines für das jeweilige Reibelement 26 vorgegebenen Verdrehwinkels bzw. vorgegebenen minimalen Verdrehwinkels zwischen der Primärseite 12 und der Sekundärseite 16 – der Verdrehwinkel hängt von der Erstreckung der entsprechenden Ausnehmung 46 in der Umfangsrichtung ab – ein Reiben bzw. gleitendes Reiben des jeweiligen Reibelements 26 auf den Reibflächen 30 einsetzt, also eine durch das jeweilige Reibelement 26 bewirkte Dämpfung einsetzt. Bei Vorliegen der durch das jeweilige Reibelement 26 bewirkten Dämpfung befindet sich das Reibelement 26 in Kontakt zu einer die jeweilige Ausnehmung 46 in der Umfangsrichtung begrenzenden Anschlagfläche 52. Erst bei Kontakt zu dieser Anschlagfläche 52 kann die Steuerscheibe 28 das jeweilige Reibelement „mitnehmen” bzw. Drehmoment der Primärseite 12 auf das jeweilige Reibelement 26 übertragen, um eine Dämpfung durch Reiben des jeweiligen Reibelements 26 an den Reibflächen 30 herbeizuführen.
Die 2B veranschaulicht die Situation, in welcher eine Dämpfungswirkung infolge des bestehenden Kontakts des Reibelements 26 zu der Anschlagfläche 52 durch das in 2B oberste und unterste Reibelement 26 herbeigeführt wird. Für die übrigen sechs Reibelemente 26 ist der Verdrehwinkel bzw. der minimale Verdrehwinkel nicht bzw. noch nicht erreicht, so dass hier kein Reiben der Reibelemente 26 an den Reibflächen 30 erfolgt und diese Reibelemente 26 daher nicht zur Dämpfung beitragen. Dies ist eine Folge des Umstands, dass der Unterschied zwischen der Größe der Ausnehmung 46 in Umfangsrichtung und der entsprechenden Erstreckung des jeweils in ihr angeordneten Reibelements 26 nicht für alle Ausnehmungen 46 gleich ist, um vorteilhaft eine stufenweise Verstärkung der Reibung bzw. Dämpfung bereitzustellen. Die 2A veranschaulicht die Situation, in weclher für keines der Reibelemente 26 der Verdrehwinkel bzw. der minimale Verdrehwinkel erreicht ist, so dass noch keine Dämpfungswirkung infolge Reibelement-Reibens vorliegt.
Jede der Ausnehmungen 46 und das in ihr angeordnete Reibelement 26 weisen zwei in Umfangrichtung wirksame Einlaufschrägen 54 auf (vgl. beispielhaft 2A rechts und 4). Das Vorsehen der Einlaufschrägen 54 ermöglicht zum einen eine vorteilhafte Fliehkraftkompensation für die Reibelemente 26. Ferner wird durch Vorsehen der in Umfangsrichtung wirksamen Einlaufschrägen 54 auch vorteilhaft ein langsames Einlaufen des Reibelements 26 in die jeweilige Anschlagposition ermöglicht, also in die Position, in welcher sich das Reibelement 26 in Kontakt zu der die Ausnehmung 46 in Umfangsrichtung begrenzenden Anschlagfläche 52 befindet. Durch Vorsehen der durch die Einlaufschrägen 54 nach radial innen wirkenden Fliehkraftkompensation für die Reibelemente 26 kann vorteilhaft bei Ansteuerung mittels der primärseitigen Ansteuerung 28 ein Reibkontakt der Reibelemente 26 mit sekundärseitigen Bereichen bzw. sekundärseitigen Flächenbereichen infolge Fliehkrafteinwirkung vermieden bzw. wesentlich verringert werden, wobei es sich bei den sekundärseitigen Flächenbereichen in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel um die sich in Umfangsrichtung erstreckende Fläche 56 des zweiten Gehäuseteils 36 des Gehäuses 38 der sekundärseitigen Ansteuerung 32 handelt (vgl. auch 1, und insbesondere auch 4, die aus 2A eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs in Umgebung eines Reibelements 26 zeigt).
Die Feder-Dämpfer-Einrichtung 18 (vgl. 1) umfasst eine Federeinrichtung 60, die eine viskose Flüssigkeit bzw. ein Schmiermittel aufweist, wobei die Reibeinrichtung 20 gegen das Schmiermittel der Federeinrichtung 60 abgedichtet ist. Die Reibeinrichtung 20 ist hierbei in einem Fluidpfad zwischen der Federeinrichtung 60 und einem Gleitlager 62 angeordnet, über welches die Sekundärseite 16 an der Primärseite 12 drehbar gelagert ist. Die Reibeinrichtung 20 ist über eine berührungslose Dichtung 64 nach Art einer Labyrinth-Dichtung abgedichtet, die in Form eines an der Reibscheibe 34 angeformten Ansatzes 64 ausgebildet ist, der sich von der Reibscheibe 34 nach radial innen erstreckt und dadurch ein Eindringen des Schmiermittels in die Reibeinrichtung 20 vermeidet, welches infolge der Fliehkraftwirkung nach radial außen gedrückt werden kann.
Zum Montieren des Torsionsschwingungsdämpfers 10 wird unter anderem zunächst das Gleitlager 62 auf der Sekundärseite 16 aufgenommen. Anschließend wird die Reibeinrichtung 20 mit der Sekundärseite 16 zum Bereitstellen der sekundärseitigen Ansteuerung 32 drehfest verbunden. Schließlich wird die Primärseite 12 über die Aussparung 48 drehfest bzw. formschlüssig mit der Reibeinrichtung 20 verbunden.
Die 3 zeigt eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines Torsionsschwingungsdämpfers 10, der sich von dem in 1 dargestellten dadurch unterscheidet, dass anstatt drei Federn 66 und drei Fliegerringen 68 bei diesem Ausführungsbeispiel vier Federn 66 und vier Fliegerringe 68 vorgesehen sind. Die Fliegerringe 68 dienen der Niederhaltung der Federn 66 der Feder-Dämpfer-Einrichtung 18, um die Fliehkräfte zu kompensieren bzw. diesen entgegenzuwirken.
Die 6 zeigt einen Radialschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines Torsionsschwingungsdämpfers 10. Der hier dargestellte Torsionsschwingungsdämpfer 10 unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten unter anderem dadurch, dass zum drehfesten Verbinden der Steuerscheibe 28 mit der Primärseite 12 eine Nietverbindung 70 vorgesehen ist. Ferner ist der axiale Vorsprung 44 an den Reibelementen 26 in axialer Richtung größer bzw. deutlicher ausgebildet als bei der Reibeinrichtung 20 des in 1 dargestellten Torsionsschwingungsdämpfers 10. Die beiden Gehäuseteile 34, 36 des Gehäuses 38 der Reibeinrichtung 20 sind nach radial innern verlängert ausgebildet, um analog wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 eine berührungslose Dichtung nach Art einer Labyrinth-Dichtung zur Abdichtung der Reibeinrichtung 20 gegen das Schmiermittel der Federeinrichtung 60 auszubilden.
Die 7 zeigt einen Radialschnitt eines Teilbereichs eines vierten Ausführungsbeispiels eines Torsionsschwingungsdämpfers 10, wobei der Teilbereich die Reibeinrichtung 20 dieses vierten Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. Bei der hier gezeigten Reibeinrichtung 20 ist ein axial auf die Reibelemente 26 wirkendes Andruckelement 72 mit einem axialen Vorsprung 44 vorgesehen. Die Reibelemente 26 liegen an einer komplementären sekundärseitigen Reibfläche 30 der Reibscheibe 34 an, wobei die Reibelemente 26 über die auf den axialen Vorsprung 44 wirkende Anpressung in Form einer Tellerfeder 40 angepresst reibend anliegen.
Die 8 zeigt eine Draufsicht auf eine alternative Reibeinrichtung 20 für einen Torsionsschwingungsdämpfer. Im Unterschied zu den oben beschriebenen Reibeinrichtungen 20 sind hier linsenartig ausgebildete Reibelemente 26 vorgesehen, die jeweils in einer einseitig offenen Ausnehmung 46 einer Steuerscheibe 28 angeordnet sind, wobei jede der Ausnehmungen 46 zu einem sekundärseitigen ringförmigen Bereich 74 hin geöffnet ist. Bei dieser Reibeinrichtung 20 ist bei einer Relativbewegung zwischen Primärseite und Sekundärseite ein Reiben der Reibelemente 26 an sekundärseitigen Innenflächen 78 des ringförmigen Bereichs 74 infolge Fliehkrafteinwirkung und ein Einlaufen in die Schrägen der Einlaufschrägen vorgesehen. Auch eine auf diese Weise bereitgestellte Dämpfung kann bei bestimmten Anwendungsfällen von Vorteil sein.
Die 9 zeigt einen Radialschnitt der Reibeinrichtung 20 der 8. Analog zu der Situation der Reibeinrichtung 20 des Ausführungsbeispiels der 7 ist auch hier ein axial auf die Reibelemente 26 wirkendes Andruckelement 72 mit einem axialen Vorsprung 44 vorgesehen. Die Reibelemente 26 liegen an einer komplementären sekundärseitigen Reibfläche 30 an, wobei die Reibelemente 26 über die auf den axialen Vorsprung 44 wirkende Anpressung in Form einer Tellerfeder 40 angepresst reibend anliegen.
Die 10A bis 10D zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und Radialschnitte von zwei weiteren primärseitigen Ansteuerungen 28, die jeweils eine Steuerscheibe 28 umfassen, welche aus demselben Material wie die ebenfalls dargestellten Reibelemente 26 bestehen. Zum formschlüssigen axialen Aufstecken auf die Primärseite weist jede Steuerscheibe 28 eine Aussparung 48 bzw. Aufnahme 48 auf, die von einer umlaufenden wellenförmigen Begrenzung 80 begrenzt ist. Die in den 10A und 10B nicht erkennbaren Unterschiede zwischen den Steuerscheiben 28 sind den Radialschnitten (vgl. 10C und 10D) zu entnehmen, aus denen zum einen hervorgeht, dass bis auf ein Reibelement 26 alle Reibelemente 26 bei beiden Steuerscheiben 28 über Materialstege 82 mit den Steuerscheiben 28 verbunden sind. Ferner ist der 10D zu entnehmen, dass die mit der Steuerscheibe 28 gemäß 10D verbundenen Reibelemente 26 im Unterschied zu der Situation bei der Steuerscheibe 28 gemäß 10C axial versetzt sind. Durch diesen Unterschied eignen sich die Steuerscheiben 28 gemäß 10C und 10D für unterschiedliche Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Montage einer Reibeinrichtung.
Bei einem der Ausführungsbeispiele sind die Reibelemente 26 und die Steuerscheibe 28 zunächst gemäß 10C einstückig miteinander verbunden, und nach dem Positionieren der Reibelemente 26 werden die Steuerscheibe 28 und die Reibelemente 26 voneinander getrennt, und zwar während des laufenden Betriebs bei Vorliegen einer Relativdrehung zwischen Primärseite und Sekundärseite, bei welcher die Materialstege 82 reißen. Bei dem anderen Ausführungsbeispiel erfolgt die Trennung von Steuerscheibe 28 und Reibelementen 26 bereits während des Positionierens, da während des Positionierens die Materialstege 82 infolge des axialen Versatzes reißen.
Den 10A und 10B ist ferner zu entnehmen, dass ein Reibelement 26 (in den Figuren das rechte äußere) einstückig mit der jeweiligen Steuerscheibe 28 ist und dadurch mit dieser fest verbunden ist, um eine Grundreibung in sehr hohen Drehzahlbereichen und bei sehr kleinen Drehamplituden bereitzustellen. Eine nach radial innen wirkende Fliehkraftkompensation für die Reibelemente 26 wird dadurch geschaffen, dass für jede Ausnehmung 46 eine radial äußere Begrenzung 84 vorgesehen ist, die sich in umfänglicher Richtung erstreckt. Im Unterschied zur der Situation gemäß 2A und 2B kann bei der hier vorgesehenen Fliehkraftkompensation insbesondere bei Rückbewegungen bzw. Rückdrehungen ein ggf. nachteiliges umfängliches Reiben des Reibelements 26 an der Begrenzung 84 stattfinden.
Die 11A bis 11C zeigen jeweils eine Draufsicht, Radialschnitte und eine Detaildarstellung in Form eines Radialschnitts einer primärseitigen Ansteuerung 28, die einer Steuerscheibe 28 mit einseitig offenen Ausnehmungen 46 umfasst, zusammen mit Reibelementen 26 und einer sekundärseitigen Reibscheibe 34. Auch die hier dargestellte Steuerscheibe 28 weist zum formschlüssigen axialen Aufstecken auf die Primärseite eine Aussparung 48 bzw. Aufnahme 48 auf, die von einer umlaufenden wellenförmigen Begrenzung 80 begrenzt ist, wobei die Reibelemente 26 in jeweils einer einseitig offenen Ausnehmung 46 der Steuerscheibe 28 angeordnet sind und ebenfalls als Montagehilfe eine einstückige Verbindung über Materialstege 82 vorgesehen ist. Ferner ist auch hier ein Reibelement 26 (vgl. ganz außen rechts) zum Bereitstellen einer Grundreibung einstückig mit der Steuerscheibe 28. In den Radialschnitten (vgl. 11B und 11C) sind die Reibelemente 26 nicht veranschaulicht, wobei den Radialschnitten jedoch zu entnehmen ist, dass auch die primärseitige Steuerscheibe 28 und die sekundärseitige Reibscheibe 34 zum bereitstellen einer Montagehilfe über Materialstege 86 einstückig miteinander verbunden sind, die während der Montage oder nach der Montage bei Vorliegen einer Relativdrehung zwischen Primärseite und Sekundärseite reißen können.
Die 12 zeigt eine Draufsicht auf eine primärseitige Ansteuerung 28, die eine Steuerscheibe 28 umfasst, zusammen mit Reibelementen 26, wobei sich die Steuerscheibe 28 von der in 11 dargestellten unter anderem dadurch unterscheidet, dass bei dieser Steuerscheibe 28 keine Aufnahme zum formschlüssigen axialen Aufstecken auf die Primärseite vorgesehen ist. In 12 sind ferner noch sechs primärseitige Bohrungen 22 (analog wie bei 3) zur Herstellung einer Schraubverbindung mit der Kurbelwelle des jeweiligen Kraftfahrzeugs dargestellt.
Die 13A und 13B zeigen eine Draufsicht und einen Radialschnitt einer Reibeinrichtung 20 zusammen mit den Federn 66 der Feder-Dämpfer-Einrichtung des entsprechenden Torsionsschwingungsdämpfers. Im Unterschied zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind hier die Federn 66 der Feder-Dämpfer-Einrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers relativ zu den Reibelementen 26 radial innen angeordnet.
Bei den vorstehend beschriebenen Anordnungen ist es von Vorteil, wenn die Federeinrichtung 60 jeweils möglichst wenig zur Reibung beiträgt und die Reibung hauptsächlich durch die Reibeinrichtung 20 bedingt ist. Eine entsprechend vorteilhafte Auslegung der Federeinrichtung 60 ist in 14 bis 16 exemplarisch dargestellt, wobei die Reibeinrichtung 60 entsprechend 14 eine Hysterese unter 20 Nm im Bereich von 90% des maximalen Ausschlags und im Übrigen eine noch geringere Hysterese aufweist.
Dementsprechend kann, wie anhand der statischen Kennlinie des Gesamtsystems in 15 ersichtlich, die Hysterese durch die Reibeinrichtung 20 bestimmt und genau in definierten Bahnen gehalten werden. Hierbei zeigt der quasi-statische Zustand der 16, bei welchem sehr langsam Verdrehwinkel in kleinen Schwingungen durchlaufen werden, dass die Kennlinie auch bei kleinen Bewegungen im Wesentlichen der statischen Kennlinie entspricht.
Bei höheren, hier nicht dargestellten Drehzahlen gilt entsprechendes, wobei dann entsprechend hohe Anregungsfrequenzen durchgeprüft werden müssen, da in einem derartigen Zustand große Auslenkwinkel mit entsprechend niedrigen Frequenzen schlichtweg nicht mehr auftreten.
Bezugszeichenliste

10: Torsionsschwingungsdämpfer
12: Primärseite
13: Anlasser-Zahnkranz
14: Hauptrotationsachse
16: Sekundärseite
18: Feder-Dämpfer-Einrichtung
20: Reibeinrichtung
22: Bohrung
26: Reibelement
28: primärseitige Ansteuerung, Steuerscheibe
30: Reibfläche
32: sekundärseitige Ansteuerung
34: Gehäuseteil, Reibscheibe
36: Gehäuseteil
38: Gehäuse
40: Tellerfeder
42: Oberflächenbereich
44: axialer Vorsprung
46: Ausnehmung
48: Aussparung
50: Zentralstück
52: Anschlagfläche
54: Einlaufschräge
56: Fläche zweites Gehäuseteil
60: Federeinrichtung
62: Gleitlager
64: berührungslose Dichtung
66: Feder
68: Fliegerring
70: Nietverbindung
72: Andruckelement
74: ringförmiger Bereich
78: sekundärseitige Innenfläche
80: wellenförmige Begrenzung
82: Materialsteg
84: radial äußere Begrenzung
86: Materialsteg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1058028 A2 [0003]
WO 2006/079306 A1 [0003]
WO 2005/064198 A1 [0003]
US 5503595 [0003]

Claims

Reibeinrichtung (20) für einen Torsionsschwingungsdämpfer (10), gekennzeichnet durch wenigstens zwei zumindest in Umfangsrichtung um eine Hauptrotationsachse (14) unabhängig voneinander bewegbaren Reibelemente (26), die über eine primärseitige Ansteuerung (28) angesteuert werden können, und durch komplementäre sekundärseitigen Reibflächen (30), die über eine sekundärseitige Ansteuerung (32) angesteuert werden können und an denen jeweils ein Reibelement (26) reibend anliegt.
Reibeinrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen (30) sowie die an den Reibflächen (30) reibend anliegenden Oberflächenbereiche (42) der Reibelemente (26) radial und in Umfangsrichtung zur Hauptrotationsachse (14) ausgerichtet sind.
Reibeinrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen (30) auf einer gemeinsamen Reibscheibe (34) angeordnet sind.
Reibreinrichtung (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die primärseitige Ansteuerung (28) eine nach radial innen wirkende Fliehkraftkompensation für wenigstens eines der Reibelemente (26) aufweist.
Reibeinrichtung (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die primärseitige Ansteuerung (28) eine Steuerscheibe (28) mit wenigstens einer Ausnehmung (46), in welcher ein Reibelement (26) angeordnet ist, umfasst, wobei die Ausnehmung (46) in Umfangsrichtung um die Hauptrotationsachse (14) größer als die entsprechende Erstreckung des in ihr angeordneten Reibelements (26) ist.
Reibeinrichtung (20) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Ausnehmungen (46) in der Steuerscheibe (28), in denen jeweils ein Reibelement (26) angeordnet ist, wobei der Unterschied zwischen der Größe der Ausnehmung (46) in Umfangsrichtung und der entsprechenden Erstreckung des jeweils in ihr angeordneten Reibelements (26) für die beiden Ausnehmungen (46) unterschiedlich ist.
Reibeinrichtung (20) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (46) nach radial innen weisende Führungsflächen (54) zur Wechselwirkung mit zugehörigen nach radial außen weisenden Flächen (54) des in der Ausnehmung (46) angeordneten Reibelements (26) aufweist.
Reibeinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (46) und das in ihr angeordnete Reibelement (26) zumindest eine in Umfangsrichtung wirksame Einlaufschräge (54) aufweisen.
Reibeinrichtung (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine die Reibelemente (26) gegen die Reibflächen (30) drückende, vorzugsweise gemeinsame, Anpressung (40).
Reibeinrichtung (20) für einen Torsionsschwingungsdämpfer (10), gekennzeichnet durch wenigstens ein Reibelement (26), das über eine primärseitige Ansteuerung (28) angesteuert werden kann, wobei das Reibelement (26) oder ein axial auf das Reibelement wirkendes Andruckelement (72) einen axialen Vorsprung (44) aufweist, und durch eine komplementäre sekundärseitige Reibfläche (30), die über eine sekundärseitige Ansteuerung (32) angesteuert werden kann und an der das Reibelement (26) über eine auf den axialen Vorsprung (44) wirkende Anpressung (40) angepresst reibend anliegt.
Reibeinrichtung (20) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressung (40) eine Tellerfeder (40) umfasst.
Reibeinrichtung (20) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder (40) unmittelbar auf den axialen Vorsprung (44) wirkt.
Reibeinrichtung (20) für einen Torsionsschwingungsdämpfer (10), gekennzeichnet durch wenigstens ein Reibelement (26), das über eine primärseitige Ansteuerung (28) aus demselben Material wie das Reibelement (26) angesteuert werden kann, und durch eine komplementäre sekundärseitige Reibfläche (30), die über eine sekundärseitige Ansteuerung (32) angesteuert werden kann und an der das Reibelement (26) reibend anliegt.
Reibeinrichtung (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (26) aus Metall, vorzugsweise mit gehärteten oder gewalzten Kontaktbereichen zwischen Reibelement (26) und Ansteuerung (28, 32) oder Kunststoff besteht.
Reibeinrichtung (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die primärseitige Ansteuerung (28) in Umgebung der Reibfläche (30) in axialer Richtung dünner als das Reibelement (26) ist.
Reibeinrichtung (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die primärseitige Ansteuerung (28) einstückig ausgebildet ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) mit einer Primärseite (12) und einer um eine Hauptrotationsachse (14) des Torsionsschwingungsdämpfers (10) in Bezug auf die Primärseite (12) drehbeweglichen Sekundärseite (16) sowie mit einer zwischen der Primärseite (12) und der Sekundärseite (16) wirksamen Feder-Dämpfer-Einrichtung (18) mit einer Reibeinrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die primärseitige Ansteuerung (28) formschlüssig axial auf die Primärseite (12) aufgesteckt ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) mit einer Primärseite (12) und einer um eine Hauptrotationsachse (14) des Torsionsschwingungsdämpfers (10) in Bezug auf die Primärseite (12) drehbeweglichen Sekundärseite (16) sowie einer zwischen der Primärseite (12) und der Sekundärseite (16) wirksamen Feder-Dämpfer-Einrichtung (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Feder-Dämpfer-Einrichtung (18) eine eine viskose Flüssigkeit aufweisende Federeinrichtung (60) und eine gegen die viskose Flüssigkeit der Federeinrichtung (60) abgedichtete Reibeinrichtung (20) umfasst.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibeinrichtung (20) über eine berührungslose Dichtung (64) abgedichtet ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibeinrichtung (20) in einem Fluidpfad zwischen der Federeinrichtung (30) und einem Lager (62) zwischen Primärseite (12) und Sekundärseite (16) angeordnet ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) mit einer Primärseite (12) und einer um eine Hauptrotationsachse (14) des Torsionsschwingungsdämpfers (10) in Bezug auf die Primärseite (12) drehbeweglichen Sekundärseite (16) sowie einer zwischen der Primärseite (12) und der Sekundärseite (16) wirksamen Feder-Dämpfer-Einrichtung (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Feder-Dämpfer-Einrichtung (18) ein Federsystem mit einer statischen Kennlinie aufweist, die innerhalb von 90% des maximalen Drehwinkels bzw. innerhalb eines Drehwinkels kleiner ±10° eine Hysterese kleiner 15 Nm bzw. kleiner 10% des maximalen Motordrehmoments aufweist.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Hysterese kleiner 13 Nm bzw. kleiner 8% des maximalen Motordrehmoments, vorzugsweise kleiner 10 Nm bzw. kleiner 7% des maximalen Motordrehmoments, ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) mit einer Primärseite (12) und einer um eine Hauptrotationsachse (14) des Torsionsschwingungsdämpfers (10) in Bezug auf die Primärseite (12) drehbeweglichen Sekundärseite (16) sowie einer zwischen der Primärseite (12) und der Sekundärseite (16) wirksamen Feder-Dämpfer-Einrichtung (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Feder-Dämpfer-Einrichtung (18) ein Federsystem mit einer dynamischen Kennlinie aufweist, die innerhalb von 90% des maximalen Drehwinkels bzw. innerhalb eines Drehwinkels kleiner ±10° eine Hysterese kleiner 25 Nm bzw. kleiner 15% des maximalen Motordrehmoments aufweist.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Hysterese kleiner 20 Nm bzw. kleiner 17% des maximalen Motordrehmoments, vorzugsweise kleiner 15 Nm bzw. kleiner 10% des maximalen Motordrehmoments, ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reibeinrichtung (20) mehr als 300 Nm, vorzugsweise mehr als 400 Nm bzw. mehr als 500 Nm, zur Dämpfung beiträgt.
Verfahren zur Montage einer Reibeinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Reibelement (26) und eine zugehörige Ansteuerung (28) der Reibeinrichtung (20) zunächst einstückig miteinander verbunden sind und nach dem Positionieren oder während des Positionierens des Reibelements (26) die Ansteuerung (28) und das Reibelement (26) voneinander getrennt werden.
Verfahren zur Montage einer Reibeinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuerung (28) der Reibeinrichtung (20) für ein Reibelement (26) der Reibeinrichtung (20) formschlüssig axial auf eine Primärseite (12) eines Torsionsschwingungsdämpfers (10) aufgesteckt wird.