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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer zur Dämpfung von Drehschwingungen, insbesondere im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen.
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Drehschwingungsdämpfer zur Dämpfung von Drehschwingungen im Antriebsstrang sind in vielfältiger Art im Stand der Technik bekannt. So sind beispielsweise so genannte Zweimassenschwungräder bekannt geworden, bei welchen eine erste Primärschwungmasse relativ zu einer zweiten Sekundärschwungmasse in einem definierten Verdrehwinkel verdrehbar zueinander angeordnet sind, wobei die beiden Schwungmassen entgegen einer Rückstellkraft von Kraftspeichern gegeneinander verdrehbar sind. Dabei sind die beiden Schwungmassen relativ zu einander gelagert angeordnet und die Sekundärschwungmasse trägt in der Regel eine Reibungskupplung zur Kopplung des Antriebsmotors mit dem nachgeordneten Getriebe.
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Auch sind Drehschwingungstilger bekannt geworden, bei welchen eine einer Primärmasse und einer koaxial zur Primärmasse angeordneten und relativ zur Primärmasse verdrehbaren Sekundärmasse, die mit zumindest einem Fliehkraftelement versehen sind, welches die Primärmasse mit der Sekundärmasse koppelt, wobei eine erste Masse von Primärmasse oder Sekundärmasse eine in radialer Richtung ausgerichtete erste Bahn aufweist und die zweite Masse von Sekundärmasse oder Primärmasse eine bogenförmig gekrümmte zweite Bahn aufweist, so dass sich das Fliehkraftelement bei relativer Verdrehung der beiden Massen auf der bogenförmig gekrümmten Bahn bewegt, wobei die Bahn einen von einem Kreisbogen abweichenden Verlauf aufweist, so dass bei größer werdender Relativverdrehung die potentielle Energie des Fliehkraftelements verändert wird.
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Bei solchen Drehschwingungstilgern kann eine Abstimmung der Eigenfrequenz einer angekoppelten Tilgermasse auf die Anregungsfrequenz stattfinden, so dass eine optimale Drehschwingungsdämpfung durchführbar ist, wobei die Schwingungen der Hauptmasse im idealen reibungsfreien System vollständig getilgt werden können. Diese theoretisch ideale Schwingungsdämpfung ist nur für eine definierte Frequenz gültig, wobei in einem Kraftfahrzeug eine Vielzahl von Anregungsfrequenzen auftreten, die unter anderem auch von der von Drehzahl des Antriebsmotors abhängen und sich entsprechend in einem breiten Frequenzbereich verändern.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung einen drehzahladaptiven Drehschwingungsdämpfer zu schaffen, welcher dennoch einfach und kostengünstig aufgebaut ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer zum Dämpfen von Drehschwingungen, insbesondere im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen, mit einer Primärmasse und einer koaxial zur Primärmasse angeordneten und relativ zur Primärmasse verdrehbaren Sekundärmasse, die mit zumindest einem Wälzelement, welches die Primärmasse mit der Sekundärmasse koppelt, wobei eine erste Masse von Primärmasse oder Sekundärmasse eine in radialer Richtung ausgerichtete erste Bahn aufweist und die zweite Masse von Sekundärmasse oder Primärmasse eine bogenförmig gekrümmte zweite Bahn aufweist, wobei das Wälzelement zwei relativ zueinander verdrehbare Elemente aufweist, so dass bei Verdrehung von Primärmasse und Sekundärmasse relativ zueinander eines der Elemente des Wälzelements sich an der ersten Bahn abrollt und das andere der Elemente des Wälzelements sich an der zweiten Bahn abrollt. Dadurch wird die Masse des Wälzelements verstärkt in die Rotationsbewegung des Wälzelements des Drehschwingungsdämpfers eingebunden, so dass das wirksame dämpfende Drehmoment des Drehschwingungsdämpfers erhöht wird
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Primärmasse oder die Sekundärmasse aus zwei beabstandet zueinander angeordneten Scheiben gebildet ist, welche die Sekundärmasse oder die Primärmasse, welche als eine dritte Scheibe ausgebildet ist, zwischen sich aufnehmen. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Sekundärmasse durch die beiden beabstandeten Scheiben gebildet wird, so dass damit eine hohe Träge Masse erreichbar ist. Die Primärmasse ist dann als Scheibe zwischen den beiden Scheiben der Sekundärmasse aufgenommen. Bevorzugt ist die Primärmasse mittels einer Welle oder eines Wellenstumpfs mit einer angetriebenen Welle verbunden, wobei die Welle oder der Wellenstumpf durch eine Öffnung in der Sekundärmasse ragt.
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Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, wenn die erste sich in radialer Richtung erstreckende Bahn jeweils in den beiden beabstandeten Scheiben ausgebildet ist. Vorteilhaft sind eine Mehrzahl von in radialer Richtung sich erstreckenden Bahnen vorgesehen, die über den Umfang des Drehschwingungsdämpfers verteilt angeordnet sind.
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Dabei ist es auch vorteilhaft, wenn die zweite sich bogenförmig erstreckende Bahn in der dritten Scheibe ausgebildet ist. Vorteilhaft sind eine Mehrzahl von sich bogenförmig erstreckenden Bahnen vorgesehen, die über den Umfang des Drehschwingungsdämpfers verteilt angeordnet sind.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Anzahl von sich radial erstreckenden Bahnen und sich bogenförmig erstreckenden Bahnen miteinander übereinstimmt. Dabei fluchten diese Bahnen jeweils paarweise, so dass eine sich in radialer Richtung erstreckende Bahn und eine bogenförmige Bahn miteinander in axialer Richtung fluchten.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn die dritte Bahn eine radial außen abgeordnete bogenförmige Begrenzung eines Fensters der dritten Scheibe ist. So kann das Wälzelement sich an der bogenförmigen Begrenzung des Fensters radial außen zum Abrollen abstützen und gleichzeitig durch das Fenster hindurchgreifen, um sich auch an den beiden ersten und zweiten Bahnen zum Abrollen abzustützen.
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Vorteilhaft ist auch, wenn das Wälzelement zwei relativ zueinander verdrehbare Elemente aufweist, wobei ein erstes Element als ein erstes Ringelement ausgebildet ist und ein zweites Element einen Zapfen aufweist, welcher durch die zentrale Öffnung des Ringelements durchgreift. So können die beiden Elemente einfach montiert werden.
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Zur besseren Verdrehbarkeit der Elemente ist zwischen dem Zapfen und dem Ringelement ein Lager angeordnet.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das zweite Element den Zapfen und einen sich an den Zapfen anschließenden Kragen aufweist, wobei ein zweites Ringelement auf der dem Kragen gegenüberliegenden Seite des Zapfens auf einem Ansatz des Zapfens verbunden ist. So kann ein größerer Durchmesser des Kragens bzw. des zweiten Ringelements erreicht werden und gleichzeitig wird eine sichere Verbindung der relativ zueinander verdrehbarer Elemente erreicht.
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Dabei ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn der Kragen und/oder das zweite Ringelement radial außen eine Lauffläche aufweisen, welche als Abrollfläche zum Abrollen an der ersten Bahn dient. So kann auf größerem Durchmesser die Lauffläche gebildet werden.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das erste Ringelement radial außen eine Lauffläche aufweisen, welche als Abrollfläche zum Abrollen an der zweiten Bahn dient. Auch ist es zweckmäßig, wenn die Lauffläche auf großem Radius gebildet wird, weil dadurch eine verbesserte Drehmomentübertragung erfolgt.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert:
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers,
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2 eine Ansicht der Primärmasse des Drehschwingungsdämpfers,
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3 eine Ansicht der Sekundärmasse des Drehschwingungsdämpfers,
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4 eine Ansicht eines Wälzelements,
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5 eine Schnittdarstellung eines Wälzelements,
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6 eine Ansicht der Sekundärmasse des Drehschwingungsdämpfers, und
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7 eine Ansicht der Primärmasse des Drehschwingungsdämpfers mit einer Scheibe der Sekundärmasse.
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Die 1 zeigt einen Drehschwingungsdämpfer 1 zum Dämpfen von Drehschwingungen, insbesondere im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen. Dazu ist der Drehschwingungsdämpfer 1 mit einer Primärmasse 2 und mit einer Sekundärmasse 3 ausgebildet, wobei die Primärmasse 2, die gemäß 2 als Scheibe ausgebildet, zwischen zwei Scheiben 4, 5 der Sekundärmasse 3 angeordnet ist. Die Primärmasse 2 und die Sekundärmasse 3 sind koaxial angeordnet, so dass die Primärmasse 2 bzw. die Sekundärmasse 3 bildenden Scheiben 4, 5 relativ zueinander um eine Achse verdrehbar sind.
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Alternativ zur Gestaltung des oben erwähnten Drehschwingungsdämpfers 1 kann die Primärmasse auch durch zwei beabstandet voneinander angeordnete Scheiben ausgebildet sein, zwischen welchen die Sekundärmasse als Scheibe angeordnet werden kann.
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Die Primärmasse 2 weist radial innen einen Ansatz 6 auf, mittels welchem eine Antriebswelle beispielsweise einer Brennkraftmaschine mit der Primärmasse 2 verbindbar ist. Auch kann statt des Ansatzes 6 ein Wellenstumpf mit der Primärmasse 2 verbunden ausgebildet sein. Bevorzugt weist der Ansatz 6 eine Außenverzahnung oder eine Innenverzahnung auf, so dass er auf eine Welle mit Innenverzahnung oder mit Außenverzahnung aufsetzbar ist, um eine drehfeste Verbindung zu bewirken.
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Die beiden Scheiben 4, 5 der Sekundärmasse 3 sind mittels Abstandshaltern 7 im radial äußeren Bereich miteinander verbunden ausgebildet. Hierzu sind die beiden Scheiben 4, 5 bevorzugt miteinander formschlüssig oder stoffschlüssig verbunden, wie vernietet, verschweißt oder verschraubt.
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Die Scheiben 4, 5 der Sekundärmasse 3 weisen Fenster 8 auf, welche eine im Wesentlichen radiale Ausrichtung aufweisen, wobei die seitlichen Begrenzungen der Fenster 8 sich in radialer Richtung erstrecken und Bahnen 9 zum Abrollen von Wälzelementen bilden.
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Wie in 3 zu erkennen ist, sind über den Umfang der Sekundärmasse 3 verteilt mehrere Fenster 8 vorgesehen, die bevorzugt gleichmäßig über den Umfang der Sekundärmasse 3 verteilt sind. In einem anderen Ausführungsbeispiel können auch mehr oder weniger Fenster 8 vorgesehen sein, die ebenfalls gleich verteilt oder auch über den Umfang ungleichmäßig verteilt angeordnet sein können.
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Die Primärmasse 2 ist als Scheibe ausgebildet und weist Fenster 10 auf, welche eine Begrenzung 11 aufweisen. Die Begrenzung 11 der Fenster 10 bildet radial außen eine Bahn 12, die bogenförmig ausgebildet ist. Dabei ist in 2 zu erkennen, dass die bogenförmige Gestalt der Bahn 12 vom Scheitelpunkt 13 aus in beide Drehrichtungen eine stärkere Krümmung aufweist als ein Kreisbogen mit einheitlichem Radius. Radial innen geht die bogenförmige Bahn 12 in eine geradlinige Begrenzung 14 über.
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In die Fenster 8, 10 werden Wälzelemente 15 eingesetzt, welche sich sowohl an der bogenförmig sich erstreckenden Bahn 12 als auch sich an den radial ausgerichteten Bahnen 9 von Primärschwungmasse 2 und Sekundärschwungmasse 3 abrollen. Da die bahnen 12 und 9 nicht auf gleicher axialer Höhe angeordnet sind, weist das Wälzelement 15 Abrollflächen auf, die axial versetzt zueinander sind.
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Die 4 zeigt ein Wälzelement 15 in einer perspektivischen Darstellung und die 5 zeigt ein Wälzelement 15 in einer Schnittdarstellung. Das Wälzelement 15 wird gebildet durch ein erstes Ringelement 16, welches auf einem Zapfen 17 mittels eines Lagers 18 verdrehbar gelagert ist. Der Zapfen 17 weist einen Kragen 19 auf, welcher an einem Endbereich des Zapfens 17 in radialer Richtung vorspringend angeordnet ist. Auf der gegenüberliegenden Endseite des Zapfens 17 ist ein zweites Ringelement 20 vorgesehen, welches auf einem Ansatz 21 des Zapfens 17 angeordnet und mit dem Zapfen 17 verbunden ist. Dadurch wird das erste Ringelement 16 verdrehbar auf dem Zapfen 17 aufgenommen, so dass die beiden Elemente 17, 16 als Elemente des Wälzelements 15 relativ zueinander verdrehbar sind.
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Das Ringelement 16 bildet radial außen eine Abrollfläche 22, wobei der Kragen 19 radial außen eine Abrollfläche 23 bilden kann sowie das zweite Ringelement 20 radial außen eine Abrollfläche 24 ausbilden kann.
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Das Wälzelement 15 kann in den Fenstern 8, 10 der Primärmasse 2 bzw. der Sekundärmasse 3 derart angeordnet werden, dass der Kragen 19 bzw. das zweite Ringelement 20 in den Fenstern 8 angeordnet wird, wobei das Ringelement 16 in dem Fenster 10 der Primärmasse 2 angeordnet wird. Dadurch kann sich je nach Wirkrichtung die Abrollfläche 23 bzw. die Abrollfläche 24 an einer Bahn 9 der Sekundärmasse 3 abrollend abstützen, wobei die Abrollfläche 22 des zweiten Ringelements 16 sich an der Bahn 12 der Primärmasse 2 abrollend abstützen kann. Durch Relativverdrehung von Primärmasse 2 und Sekundärmasse 3 rollt das Wälzelement 15 in dem Fenster 10 an der Bahn 12 entlang, wobei gleichzeitig die Abrollflächen 23, 24 sich an den in radialer Richtung erstreckenden Bahnen 9 der Sekundärschwungmasse 3 abrollen.
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Die bogenförmig gekrümmte Bahn 12 hat eine Form, dass die Frequenz des Tilgers von der Amplitude der Schwingung nicht abhängig ist.
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Durch die Ausbildung der Abrollflächen 23, 24 im Verhältnis zur Abrollfläche 22 kann das Drehzahlverhältnis der Ringelements 16 zum Zapfen 17 beeinflusst werden. Im Ausführungsbeispiel beträgt das Radiusverhältnis zwischen dem Radius der Abrollfläche 22 zum Radius der Abrollflächen 23, 24 etwa 3/2. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Verhältnis auch kleiner sein, also etwa 4/3 oder 5/4 etc.
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Der Drehschwingungsdämpfer ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass die Eigenfrequenz des Drehschwingungsdämpfers einer vorbestimmten Eigenfrequenz einer Motorschwingung oder einer Motorordnung entspricht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Primärmasse
- 3
- Sekundärmasse
- 4
- Scheibe
- 5
- Scheibe
- 6
- Ansatz
- 7
- Abstandshalter
- 8
- Fenster
- 9
- Bahn
- 10
- Fenster
- 11
- Begrenzung
- 12
- Bahn
- 13
- Scheitelpunkt
- 14
- geradlinige Begrenzung
- 15
- Wälzelement
- 16
- Element, Ringelement
- 17
- Element, Zapfen
- 18
- Lager
- 19
- Kragen
- 20
- Ringelement
- 21
- Ansatz
- 22
- Abrollfläche
- 23
- Abrollfläche
- 24
- Abrollfläche
