DE102014203179A1 - Torsional vibration damper for use in powertrain of internal combustion engine for motor vehicle, has damping device that damps relative rotations between primary side and secondary side - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer sowie ein Verfahren zur Dämpfung von Drehschwingungen mit einem Drehschwingungsdämpfer in einem Antriebsstrang, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.The present invention relates to a torsional vibration damper and a method for damping torsional vibrations with a torsional vibration damper in a drive train, in detail according to the preamble of the independent claims.
Drehschwingungsdämpfer werden beispielsweise in Antriebssträngen abtriebsseitig eines Verbrennungsmotors eingesetzt, um eine Übertragung von Drehschwingungen des Verbrennungsmotors auf ein nachfolgendes Getriebe, Automatgetriebe, automatisiertes Schaltgetriebe oder Handschaltgetriebe, zu vermeiden. Hierfür wurden Drehschwingungsdämpfer entwickelt, die zwei verschiedene Dämpfungswirkungen aufweisen, nämlich eine sogenannte Isolationsdämpfung, welche kleine, harmonische Relativverdrehungen (Drehschwingungen) zwischen den Drehmassen, das heißt zwischen einer Primärseite und einer Sekundärseite des Drehschwingungsdämpfers mit geringer Dämpfungswirkung dämpft, und eine Arbeitsdämpfung, welche sprunghafte, schnelle Relativverdrehungen (Drehstöße) zwischen den Drehmassen, das heißt zwischen der Primärseite und der Sekundärseite, mit einer hohen Dämpfungswirkung dämpft. Ein solcher Drehschwingungsdämpfer wird beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung
Ein solcher Drehschwingungsdämpfer weist demnach eine erste kleinere Dämpfungskonstante bei kleinen Verdrehwinkeln zwischen der Primärseite und der Sekundärseite und eine zweite größere Dämpfungskonstante bei größeren Verdrehwinkeln zwischen der Primärseite und der Sekundärseite auf. Zwischen diesen beiden Dämpfungskonstanten wird bei einem vorgegebenen Grenzdrehwinkel, beispielsweise von 2 Grad, umgeschaltet. Der Grenzdrehwinkel kann durch konstruktive Maßnahmen verändert werden, jedoch weist ein und derselbe Drehschwingungsdämpfer immer denselben Grenzdrehwinkel auf, welcher genau zwei Dämpfungskonstanten voneinander abgrenzt.Such a torsional vibration damper thus has a first smaller damping constant at small angles of rotation between the primary side and the secondary side and a second larger damping constant at larger angles of rotation between the primary side and the secondary side. Between these two damping constants is switched at a predetermined limit rotation angle, for example, of 2 degrees. The limit rotation angle can be changed by design measures, however, one and the same torsional vibration damper always has the same limit rotation angle, which exactly delimits two damping constants.
Obwohl der bekannte Drehschwingungsdämpfer in der Praxis sehr zuverlässig arbeitet, ändern sich die Anforderungen an die Dämpfungswirkung aufgrund veränderter zum Einsatz gelangender Verbrennungsmotoren, die eine zunehmende Anregungsintensität für Drehschwingungen im Antriebsstrang aufweisen. Gründe hierfür sind zunehmender Leichtbau mit geringerem Massenträgheitsmoment. Die bekannten Drehschwingungsdämpfer mit der Umschaltung von einer kleinen auf nur eine größere Dämpfungswirkung stoßen daher an ihre Leistungsgrenze.Although the known torsional vibration damper operates very reliably in practice, the requirements for the damping effect due to changing used to use internal combustion engines, which have an increasing excitation intensity for torsional vibrations in the drive train. Reasons for this are increasing lightweight construction with a lower mass moment of inertia. The known torsional vibration damper with the switch from a small to a larger damping effect therefore come to their power limit.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehschwingungsdämpfer der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die zur Verfügung gestellte Dämpfung besser an die neuen Anforderungen angepasst ist. Insbesondere soll eine Anpassung der Dämpfungskonstante im Betrieb über zwei vorgegebene Werte hinaus möglich sein.The present invention has for its object to further develop a torsional vibration damper of the type mentioned in such a way that the provided attenuation is better adapted to the new requirements. In particular, it should be possible to adapt the damping constant during operation beyond two predefined values.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 12 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.The object of the invention is achieved by a torsional vibration damper having the features of
Ein erfindungsgemäßer Drehschwingungsdämpfer weist eine Primärseite zum Anschließen eines Antriebs und eine mit der Primärseite drehmomentübertragend gekoppelte und relativ hierzu verdrehbare Sekundärseite zum Anschließen eines Abtriebs auf. Vorteilhaft sind sowohl die Primärseite als auch die Sekundärseite mit einer Masse behaftet, insbesondere durch vorgesehene Masseelemente, die bereits eine Dämpfungswirkung auf Drehschwingungen ausübt. An inventive torsional vibration damper has a primary side for connecting a drive and a torque-transmitting coupled to the primary side and relatively rotatable secondary side for connecting an output. Advantageously, both the primary side and the secondary side are associated with a mass, in particular by provided mass elements, which already exerts a damping effect on torsional vibrations.
Erfindungsgemäß ist eine Dämpfungsvorrichtung zum Dämpfen von Relativverdrehungen zwischen der Primärseite und der Sekundärseite vorgesehen, wobei die Dämpfungswirkung der Dämpfungsvorrichtung durch einen veränderbaren Dämpfungswert bestimmt ist.According to the invention a damping device for damping relative rotations between the primary side and the secondary side is provided, wherein the damping effect of the damping device is determined by a variable damping value.
Erfindungsgemäß werden nun nicht nur zwei zueinander verschiedene konstante Dämpfungswerte zu Verfügung gestellt, sondern der Dämpfungswert ist von der Geschwindigkeit der Relativverdrehung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite abhängig. According to the invention, not only are two mutually different constant attenuation values provided, but the attenuation value depends on the speed of the relative rotation between the primary side and the secondary side.
Vorteilhaft ist dabei eine stetige Veränderung des Dämpfungswertes in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Relativverdrehung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite vorgesehen, sodass nicht mehr einzelne konstante zueinander verschiedene Dämpfungswerte durch den Drehschwingungsdämpfer zur Verfügung gestellt werden, sondern eine gleitende Veränderung des Dämpfungswerts, insbesondere eine stetige Vergrößerung mit zunehmender Geschwindigkeit der Relativverdrehung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite zur Verfügung gestellt wird.Advantageously, a continuous change in the damping value is provided as a function of the speed of the relative rotation between the primary side and the secondary side, so that no longer individual, mutually different damping values are provided by the torsional vibration damper, but a sliding change in the damping value, in particular a continuous increase increasing speed of the relative rotation between the primary side and the secondary side is provided.
Die erfindungsgemäße Veränderung des Dämpfungswerts kann beispielsweise durch eine Dämpfungsvorrichtung mit einem Dämpfungsfluid, beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas, letzteres insbesondere Luft, erreicht werden. Prinzipiell kommen jedoch auch andere Dämpfungsvorrichtungen in Betracht, beispielsweise solche, die mit magnetischen oder elektromagnetischen Kräften arbeiten, die zwischen der Primärseite oder der Sekundärseite und einer Dämpfungsmasse übertragen werden. Auch eine Dämpfungsvorrichtung mit einem rheologischen Dämpfungsfluid, beispielsweise elektrorheologischem oder magnetorheologischem Dämpfungsfluid, kommt in Betracht.The change in the attenuation value according to the invention can be achieved, for example, by a damping device with a damping fluid, for example a liquid or a gas, the latter in particular air. In principle, however, there are others Damping devices into consideration, for example, those that work with magnetic or electromagnetic forces that are transmitted between the primary side or the secondary side and a damping mass. Also, a damping device with a rheological damping fluid, such as electrorheological or magnetorheological damping fluid, comes into consideration.
Die Veränderung des Dämpfungswertes in Abhängigkeit der Relativverdrehung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite erfolgt vorteilhaft selbsttätig, das heißt ohne Ansteuerung von außen oder durch eine vorgesehene Steuervorrichtung. Man könnte die Veränderung auch als passive Veränderung bezeichnen, im Unterschied zu einer aktiven Betätigung eines Aktuators.The change in the damping value as a function of the relative rotation between the primary side and the secondary side advantageously takes place automatically, that is to say without activation from the outside or by a control device provided. One could also call the change a passive change, in contrast to an active actuation of an actuator.
Jedoch kann die Erfindung auch bei einer aktiven Betätigung, insbesondere bei einer Ausführungsform mit magnetischer oder elektromagnetischer Dämpfungsvorrichtung oder bei einer Dämpfungsvorrichtung mit rheologischem Dämpfungsfluid angewendet werden.However, the invention can also be applied to active actuation, in particular to a magnetic or electromagnetic damping device embodiment or to a rheological damping fluid dampening device.
Vorteilhaft weist die Dämpfungsvorrichtung ein Dämpfungsfluid auf, das in einem Fluidraum bevorratet ist, wobei der Fluidraum durch wenigstens ein Drosselelement, das wenigstens einen Drosselspalt begrenzt, in mehrere Drosselkammern unterteilt ist, die über den Drosselspalt dämpfungsfluidleitend miteinander verbunden sind. Die Dämpfungsvorrichtung ist dann derart an die Primärseite und/oder die Sekundärseite gekoppelt, dass das Volumen wenigstens einer der Drosselkammern mit zunehmender Relativverdrehung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite verkleinert wird und dadurch das Dämpfungsfluid durch den Drosselspalt verdrängt wird. Der Strömungsquerschnitt des Drosselspalts wird nun zur Veränderung des Dämpfungswertes in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Relativverdrehung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite verändert. Es kann vorgesehen sein, dass die Veränderung des Volumens der mit dem Drosselspalt verbundenen Drosselkammer(n) erst oberhalb eines Grenzdrehwinkels der Relativverdrehung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite erfolgt.Advantageously, the damping device to a damping fluid which is stored in a fluid space, wherein the fluid space is divided by at least one throttle element which limits at least one throttle gap in a plurality of throttle chambers, which are connected via the throttle gap damping fluid conducting each other. The damping device is then coupled to the primary side and / or the secondary side in such a way that the volume of at least one of the throttle chambers is reduced with increasing relative rotation between the primary side and the secondary side, thereby displacing the damping fluid through the throttle gap. The flow cross section of the throttle gap is now changed to change the damping value as a function of the speed of the relative rotation between the primary side and the secondary side. It may be provided that the change in the volume of the throttle chamber (s) connected to the throttle gap takes place only above a limiting rotational angle of the relative rotation between the primary side and the secondary side.
Besonders günstig ist es, wenn der Strömungsquerschnitt des Drosselspalts abhängig von einer Druckdifferenz des Dämpfungsfluids über dem Drosselspalt ist und somit in Abhängigkeit der Druckdifferenz des Dämpfungsfluids verändert wird. It is particularly favorable if the flow cross-section of the throttle gap is dependent on a pressure difference of the damping fluid above the throttle gap and is thus changed as a function of the pressure difference of the damping fluid.
Beispielsweise kann eine zunehmende Druckdifferenz zu einer zunehmenden Reduzierung des Drosselspalts führen und somit den Dämpfungswert des Drehschwingungsdämpfers erhöhen.For example, an increasing pressure difference can lead to an increasing reduction of the throttle gap and thus increase the damping value of the torsional vibration damper.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Drosselelement wenigstens einen Schwimmkörper auf, der den Drosselspalt variabel begrenzend vom Druck des Dämpfungsfluids auf einer Seite zumindest mittelbar zu seiner Verlagerung beaufschlagt im Fluidraum positioniert ist. According to an advantageous embodiment, the throttle element has at least one floating body, which is positioned in the fluid space variably delimiting the throttle gap on one side, at least indirectly acting on its displacement, by the pressure of the damping fluid.
Dem Schwimmkörper kann insbesondere ein Fixkörper zugeordnet sein, wobei der Schwimmkörper und der Fixkörper den Drosselspalt gemeinsam begrenzen und der Strömungsquerschnitt des Drosselspalts durch Verlagern der Position des Schwimmkörpers relativ zum Fixkörper veränderbar ist und durch die Position des Schwimmkörpers relativ zum Fixkörper bestimmt wird. Anstelle oder zusätzlich zu dem Fixkörper kann auch wenigstens ein weiterer Schwimmkörper vorgesehen sein, der den Drosselspalt durch seine Verlagerung, insbesondere mit dem ersten Schwimmkörper variabel begrenzt. The floating body may in particular be associated with a fixed body, the floating body and the fixed body defining the throttle gap together and the flow cross-section of the throttle gap by displacing the position of the float relative to the fixed body is variable and is determined by the position of the float relative to the fixed body. Instead of or in addition to the fixed body and at least one further floating body may be provided which limits the throttle gap by its displacement, in particular with the first floating body variable.
Der Schwimmkörper kann gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in Axialrichtung des Drosselspalts und/oder in Strömungsrichtung des Dämpfungsfluids durch den Drosselspalt insbesondere relativ zu dem Fixkörper oder dem zweiten Schwimmkörper verlagerbar sein. Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass der Schwimmkörper senkrecht oder winklig zur Axialrichtung des Drosselspalts und/oder zur Strömungsrichtung des Dämpfungsfluids durch den Drosselspalt insbesondere relativ zum Fixkörper oder dem zweiten Schwimmkörper verlagerbar ist.According to a first embodiment of the invention, the floating body may be displaceable in the axial direction of the throttle gap and / or in the flow direction of the damping fluid through the throttle gap, in particular relative to the fixed body or the second floating body. Another embodiment provides that the float is perpendicular or at an angle to the axial direction of the throttle gap and / or to the flow direction of the damping fluid through the throttle gap, in particular relative to the fixed body or the second float displaced.
Um auf den Schwimmkörper eine Vorspannung, insbesondere im Sinne einer Rückstellung seiner Position in eine Ausgangsstellung auszuüben, kann dem Schwimmkörper wenigstens ein Federelement zugeordnet sein. Das Federelement kann den Schwimmkörper beispielweise auf einer Seite beaufschlagen. Jedoch ist es auch möglich, mehrere Federelemente vorzusehen, die den Schwimmkörper auf mehreren Seiten, insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten mit einer Federkraft beaufschlagen.In order to exert a bias on the float, in particular in the sense of a provision of its position in a starting position, the float at least one spring element can be assigned. The spring element can act on the float, for example, on one side. However, it is also possible to provide a plurality of spring elements which act on the floating body on several sides, in particular on opposite sides with a spring force.
Das Drosselelement weist gemäß einer Ausführungsform wenigstens einen elastisch verformbaren Körper, insbesondere aus einem Elastomer, auf, welcher durch das Dämpfungsfluid zu seiner Verformung unmittelbar oder mittelbar über ein oder mehrere zwischengeschaltete Elemente druckbeaufschlagt ist, um durch diese Druckverformung den Strömungsquerschnitt des Drosselspalts entweder direkt oder indirekt über den Schwimmkörper durch dessen Verlagerung zu verändern, insbesondere mit zunehmender Druckbeaufschlagung zu verringern. Beispielweise kann der elastisch verformbare Körper den Drosselspalt unmittelbar begrenzen, sodass eine Verformung des Körpers einen direkten Einfluss auf den Strömungsquerschnitt des Drosselspalts hat. Im anderen Fall kann der elastisch verformbare Körper beispielsweise an dem Schwimmkörper angreifen, um durch dessen Verlagerung den Strömungsquerschnitt des Drosselspalts zu ändern.According to one embodiment, the throttle element has at least one elastically deformable body, in particular made of an elastomer, which is pressurized directly or indirectly via the damping fluid to deform it via one or more intermediate elements, either directly or indirectly through this pressure deformation the flow cross-section of the throttle gap to change over the float by its displacement, in particular to reduce with increasing pressurization. For example, the elastically deformable body can directly limit the throttle gap, so that a deformation of the body has a direct influence on the flow cross-section of the throttle gap. In the other case, the elastically deformable body For example, attack the float to change by the displacement of the flow cross-section of the throttle gap.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Schwimmkörper oder der Fixkörper drehstarr an der Primärseite oder an der Sekundärseite angeschlossen ist. One embodiment provides that the floating body or the fixed body is connected in a torsionally rigid manner on the primary side or on the secondary side.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor, insbesondere Verbrennungsmotor, und einem dem Antriebsmotor im Antriebsleistungsfluss nachgeschaltetes Getriebe, wobei in Richtung des Antriebsleistungsflusses hinter dem Antriebsmotor und insbesondere vor dem Getriebe ein erfindungsgemäßer Drehschwingungsdämpfer positioniert ist. Das Getriebe kann beispielsweise als Handschaltgetriebe, Automatgetriebe oder automatisiertes Schaltgetriebe ausgeführt sein.An embodiment of the invention relates to a motor vehicle having a drive motor, in particular an internal combustion engine, and a drive downstream of the drive motor in the drive power flow, wherein an inventive torsional vibration damper is positioned in the direction of the drive power flow behind the drive motor and in particular in front of the transmission. The transmission can be designed, for example, as a manual transmission, automatic transmission or automated manual transmission.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren sieht die Veränderung des Dämpfungswertes des Drehschwingungsdämpfers im Betrieb in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Relativverdrehung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Drehschwingungsdämpfers vor. Dabei wird der Dämpfungswert vorteilhaft durch Verändern des Strömungsquerschnitts eines Drosselspalts für ein Dämpfungsfluid verändert, wenn nämlich die Dämpfungsvorrichtung ein Dämpfungsfluid aufweist.An inventive method provides for the change in the damping value of the torsional vibration damper in operation in dependence on the speed of the relative rotation between the primary side and the secondary side of the torsional vibration damper. In this case, the damping value is advantageously changed by changing the flow cross-section of a throttle gap for a damping fluid, namely when the damping device has a damping fluid.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele exemplarisch beschrieben werden.The invention will be described by way of example with reference to various embodiments.
Es zeigen:Show it:
In der
Die Sekundärseite
Im radial äußeren Bereich des Innenraums
Ferner ist ein schwimmender Dämpfungsring
Obwohl dies in der
Die Mittelscheibe
Jeder Fluidraum
Wenn nun die Sekundärseite
In dem Moment, in dem die Anschlagfläche
Anhand der
In der
Je nach Durchströmungsrichtung beaufschlagt das Dämpfungsfluid eine Stirnseite des einen oder des anderen Schwimmkörpers
Die beiden Schwimmkörper
In dem in der
Abweichend von der Darstellung in der
Gemäß der
In diesem Ausführungsbeispiel kommt der Schwimmkörper
Der Schwimmkörper
In der
Federelemente
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Schwimmkörper
In der
Die Ausführungsform der
Gemäß der
Bei der Ausführungsform gemäß der
Die Ausgestaltung gemäß der
Bei der Ausgestaltung gemäß der
Die Ausgestaltung der
Die
Bei der Ausgestaltung gemäß der
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der
Die Ausführungsform gemäß der
Bei der Ausführungsform gemäß der
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