DE102014207260A1

DE102014207260A1 - Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Dämpfungseinrichtung, einem Tilgersystem und einer Masseeinrichtung

Info

Publication number: DE102014207260A1
Application number: DE102014207260.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Hertel; Michael Winterstein; Jörg Sudau
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2015-10-15

Abstract

Ein Torsionsschwingungsdämpfer ist mit einer Dämpfungseinrichtung ausgebildet, die über einen Eingang und über einen mit einem Abtrieb in Wirkverbindung stehenden Ausgang und entweder über eine einzelne Dämpfungseinheit oder über eine Mehrzahl von Dämpfungseinheiten verfügt, wobei von der Mehrzahl von Dämpfungseinheiten die jeweils antriebsseitige Dämpfungseinheit über eine Zwischenübertragung mit der jeweils abtriebsseitigen Dämpfungseinheit in Wirkverbindung steht, und der Ausgang sowohl mit einem Tilgersystem als auch mit einer Masseeinrichtung verbunden ist. Der Dämpfungseinrichtung ist eine Reibvorrichtung zugeordnet, die bei Ausbildung der Dämpfungseinrichtung mit einer einzelnen Dämpfungseinheit zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Dämpfungseinrichtung wirksam ist, oder bei Ausbildung der Dämpfungseinrichtung mit einer Mehrzahl von Dämpfungseinheiten zwischen der Zwischenübertragung und dem Ausgang der Dämpfungseinrichtung wirksam ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Dämpfungseinrichtung, die über einen Eingang und über einen mit einem Abtrieb in Wirkverbindung stehenden Ausgang verfügt, wobei der Ausgang sowohl mit einem Tilgersystem als auch mit einer Masseeinrichtung verbunden ist.
Ein derartiger Torsionsschwingungsdämpfer ist aus der DE 10 2011 076 790 A1 , 3, entnehmbar. Dieser Torsionsschwingungsdämpfer ist für eine hydrodynamische Kopplungsanordnung vorgesehen, die einen hydrodynamischen Kreis aufweist, gebildet durch ein Pumpenrad, ein Turbinenrad und ein Leitrad. Der Eingang des Torsionsschwingungsdämpfers steht über eine Kupplungseinrichtung, die zur Umgehung des hydrodynamischen Kreises bei vorbestimmten Betriebszuständen dient, mit einem Antrieb, wie einer Brennkraftmaschine, in Wirkverbindung, während der Ausgang des Torsionsschwingungsdämpfers mit einem Abtrieb, realisiert beispielsweise als Torsionsdämpfernabe, in Wirkverbindung steht. Damit ist der Ausgang des Torsionsschwingungsdämpfers nicht nur mit einer Torsionsdämpfernabe, sondern auch mit einem Tilgersystem und mit dem Turbinenrad verbunden, wobei das Turbinenrad als eine dem Ausgang des Torsionsschwingungsdämpfers zugeordnete Masseeinrichtung wirksam ist.
Bei Torsionsschwingungsdämpfern mit einer Dämpfungseinrichtung, deren Ausgang sowohl mit einem Tilgersystem als auch mit einer Masseeinrichtung verbunden ist, besteht selbst unter Volllast bei sehr geringer Drehzahl, beispielsweise bei einer Drehzahl um 1000 Umdrehungen pro Minute, der Vorteil sehr geringer Drehungleichförmigkeit. Diesem Vorteil steht allerdings entgegen, dass bei höherer Drehzahl, beispielsweise innerhalb eines Drehzahlbereiches zwischen 1500 und 1800 Umdrehungen pro Minute, ein deutlicher Anstieg der Drehungleichförmigkeit zu verzeichnen ist. Dieser Anstieg der Drehungleichförmigkeit geht einher mit stark abfallenden Auslenkwinkeln am Ausgang der Dämpfungseinrichtung, auch wenn am Eingang der Dämpfungseinrichtung Torsionsschwingungen anliegen. Dieses Verhalten der Dämpfungseinrichtung, deren Ausgang dann zumindest näherungsweise in einem Schwingungsknoten verweilt, ist zum einen durch die vergleichsweise hohe Abtriebsmasse mit Tilgersystem und Masseeinrichtung bedingt, zum anderen aber auch durch Effekte aus der Getriebeanordnung. Besonders nachteilig ist das Verweilen des Ausgangs der Dämpfungseinrichtung in einem Schwingungsknoten, weil hierdurch die Schwingungsanregungen fehlen, welche für die Funktion von Tilgermassen des mit dem Ausgang der Dämpfungseinrichtung verbundenen Tilgersystems dringend benötigt würden. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf den zuvor genannten deutlichen Anstieg der Drehungleichförmigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Dämpfungseinrichtung, deren Ausgang sowohl mit einem Tilgersystem als auch mit einer Masseeinrichtung verbunden ist, so auszubilden, dass ein Anstieg der Drehungleichförmigkeit in einem bestimmten Drehzahlbereich zumindest begrenzt wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Torsionsschwingungsdämpfer gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein derartiger Torsionsschwingungsdämpfer ist mit einer Dämpfungseinrichtung ausgebildet, die über Eingang und über einen mit einem Abtrieb in Wirkverbindung stehenden Ausgang und gegebenenfalls über eine Mehrzahl von Dämpfungseinheiten verfügt, von denen die jeweils antriebsseitige Dämpfungseinheit über eine Zwischenübertragung mit der jeweils abtriebsseitigen Dämpfungseinheit in Wirkverbindung steht und der Ausgang sowohl mit einem Tilgersystem als auch mit einer Masseeinrichtung verbunden ist. Der Dämpfungseinrichtung ist eine Reibvorrichtung zugeordnet, die zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Dämpfungseinrichtung oder zwischen der Zwischenübertragung der Dämpfungseinrichtung und deren Ausgang wirksam ist.
Wie bereits erläutert, besteht bei Torsionsschwingungsdämpfern mit einer Dämpfungseinrichtung, deren Ausgang sowohl mit einem Tilgersystem als auch mit einer Masseeinrichtung verbunden ist, in einem bestimmten Drehzahlbereich, beispielsweise innerhalb eines Drehzahlbereiches zwischen 1500 und 1800 Umdrehungen pro Minute, das Problem stark abfallender Auslenkwinkel am Ausgang der Dämpfungseinrichtung, auch wenn am Eingang der Dämpfungseinrichtung Anregungen anliegen. Während bei Dämpfungseinrichtungen mit lediglich einer Dämpfungseinheit deren Eingang oder alternativ bei Dämpfungseinrichtungen mit einer Mehrzahl an Dämpfungseinheiten deren Zwischenübertragung somit Anregungen aufnimmt und weiterleitet, verweilt der Ausgang dieser Dämpfungseinrichtungen zumindest näherungsweise in einem Schwingungsknoten. Dies hat zur Folge, dass die Energiespeicher der Dämpfungseinrichtung oder der abtriebsseitigen Dämpfungseinheit der Dämpfungseinrichtung zumindest bei dem vorgenannten Betriebszustand eine besonders starke Verformung erfährt. Diese Verformung soll durch Einsatz der anspruchsgemäßen Reibvorrichtung reduziert werden, indem diese eine Wirkung erzielt, als ob Energiespeicher mit höherer Steifigkeit Verwendung finden und die Schwingungsknoten des Ausgangs zu einer höheren Drehzahl und damit in einen Drehzahlbereich verlagert würden, in welchem Torsionsschwingungen geringerer Intensität erwartet werden dürfen.
Mit Vorzug ist die Reibvorrichtung so ausgebildet, dass diese erst nach Durchgang durch einen vorbestimmten Freiwinkel, der vorzugsweise innerhalb eines Freiwinkelbereiches zwischen 2° und 3° liegt, ihre Wirkung entfaltet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Reibvorrichtung bei Torsionsschwingungen geringer Intensität nicht wirksam ist, und somit vermieden wird, dass die Energiespeicher sich so verhalten, als ob deren Steifigkeit dynamisch erhöht wäre. Erhöht sich allerdings die Intensität der Anregungen, dann wird die Reibvorrichtung zur Begrenzung der Verformungen der Energiespeicher wirksam, sobald der vorbestimmte Freiwinkel überschritten ist.
Alternativ oder ergänzend zu dieser nach einem Freiwinkel aktivierbaren Reibvorrichtung sind auch Reibvorrichtungen denkbar, die fliehkraftabhängig und damit drehzahlabhängig aktivierbar oder deaktivierbar sind. Zu diesem Zweck ist diesen Reibvorrichtungen jeweils ein fliehkraftabhängig wirksames Hebelsystem zugeordnet, welches gemäß einer ersten konstruktiven Ausgestaltung dazu dient, die Reibvorrichtung drehzahlabhängig zu aktivieren, oder welches gemäß einer zweiten konstruktiven Ausgestaltung dazu dient, die Reibvorrichtung drehzahlabhängig zu deaktivieren.
Der erfindungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer ist insbesondere für die Verwendung in einer hydrodynamischen Kopplungsanordnung geeignet. Vorzugsweise verfügt eine derartige Kopplungsanordnung über einen hydrodynamischen Kreis, gebildet zumindest durch ein Pumpenrad und ein Turbinenrad, sowie über eine Kupplungseinrichtung zur Umgehung des hydrodynamischen Kreises bei vorbestimmten Betriebszuständen. Der mit dem als Torsionsdämpfernabe wirksame Abtrieb steht in Wirkverbindung mit dem Ausgang des Torsionsschwingungsdämpfers. Während die Masseeinrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers durch das Turbinenrad gebildet ist, liegt eine Halterung der Masseeinrichtung zur Anbindung derselben an die Torsionsdämpfernabe in Form des Turbinenradfußes des Turbinenrades vor.
Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Beschreibung anschaulich behandelt. Es zeigt:
1 eine Schnittdarstellung durch einen Torsionsschwingungsdämpfer in einer Kopplungsanordnung, mit einer Dämpfungseinrichtung, deren Eingang mit einer Kupplungseinrichtung und deren Ausgang mit einem Tilgersystem und einer Masseeinrichtung verbunden ist, und zwar jeweils mittels Vernietung;
2 eine Draufsicht auf das Tilgersystem aus der Blickrichtung II-II der 1 bei Betriebszustand;
3 wie 2, aber mit dem Tilgersystem bei Ruhezustand;
4 wie 1, aber mit Anbindung der Masseeinrichtung über das Tilgersystem an den Ausgang;
5 Energiespeicher der Dämpfungseinrichtung, gemäß 5a mit unterschiedlichem Windungsabstand und gemäß 5b mit unterschiedlicher Erstreckungslänge;
6 wie 1, aber mit Verbindung des Ausgangs mit einem Tilgersystem und einer Masseeinrichtung mittels Verzahnung;
7 wie 1, aber mit einer spielbehafteten Reibvorrichtung zwischen einer Zwischenübertragung der Dämpfungseinrichtung und deren Ausgang;
8 wie 7, aber mit einer Reibvorrichtung, die ab einer vorbestimmten Drehzahl aktiviert wird;
9 wie 8, aber mit einer Reibvorrichtung, die ab einer vorbestimmten Drehzahl deaktiviert wird.
1 zeigt eine Kopplungsanordnung 56, die über ein Gehäuse 54 verfügt und, da als hydrodynamischer Drehmomentwandler 90 ausgebildet, einen hydrodynamischen Kreis 60 mit Pumpenrad 61, Turbinenrad 62 und Leitrad 63 aufweist. Weiterhin ist eine Kupplungseinrichtung 64 vorgesehen, die mit einem Kupplungskolben 65 sowie mit einer Reibscheibenkupplung 66 ausgebildet ist, wobei radial äußere Reibscheibenelemente 84 der Reibscheibenkupplung 66 in Verzahnungseingriff mit einer Außenwandung 86 des Gehäuses 54 und radial innere Reibscheibenelemente 85 der Reibscheibenkupplung 66 in Verzahnungseingriff mit einem Reibscheiben-Elemententräger 87 stehen, der an einem Eingang 67 einer Dämpfungseinrichtung 70 angreift. In Abhängigkeit von der Ansteuerung des auf einem Kolbenträger 82 axial verlagerbar angeordneten Kupplungskolbens 65 ist die Kupplungseinrichtung 64 zwischen einer Einrückposition und einer Ausrückposition bewegbar. Der Eingang 67 der Dämpfungseinrichtung 70 ist über eine erste Dämpfungseinheit 68 mit einer Zwischenübertragung 74 verbunden, die zwei mit Axialabstand zueinander angeordnete und mittels Abstandselementen 81 auf fester axialer Distanz gehaltene Zwischenübertragungselemente 74a und 74b aufweist. Über eine zweite Dämpfungseinheit 69 ist die Zwischenübertragung 74 mit einem Ausgang 72 verbunden, der mit einer als Abtrieb 73 wirksamen Torsionsdämpfernabe 71 zusammen wirkt. Die Dämpfungseinrichtung 70 dient gemeinsam mit einem Tilgersystem 1 und einer Masseeinrichtung 100, im vorliegenden Fall gebildet durch das Turbinenrad 62, als Torsionsschwingungsdämpfer 30.
Wie weiterhin in 1 dargestellt, weist das Tilgersystem 1 einen Tilgermassenträger 3 mit zwei mit Axialabstand zueinander angeordneten Tilgermassen-Trägerelementen 5a und 5b auf, zwischen denen Tilgermassen 7 aufgenommen sind. Axial zwischen den beiden Tilgermassen-Trägerelementen 5a und 5b sind Abstandsstücke 11 vorgesehen, die, wie nachfolgend noch ausführlich erläutert wird, jeweils zur Aufnahme eines ringförmigen Bauteils 32 (2, 3) dienen. Im Gegensatz zu dem Tilgermassen-Trägerelement 5b weist das Tilgermassen-Trägerelement 5a eine nach radial innen greifende Radialverlängerung 78 auf, um mittels einer als Vernietung ausgebildeten Anbindungsanordnung 77 an den Ausgang 72 des Torsionsschwingungsdämpfers 30 und daher an die den Abtrieb 73 bildende Torsionsdämpfernabe 71 angebunden zu werden. Auch die Masseeinrichtung 100 verfügt über eine nach radial innen greifende, durch den Turbinenradfuß 92 gebildete Halterung 102, die mittels der Anbindungsanordnung 77 an den Ausgang 72 des Torsionsschwingungsdämpfers 30 und damit an die den Abtrieb 73 bildende Torsionsdämpfernabe 71 angebunden ist. Um sowohl die Radialverlängerung 78 des Tilgersystems 1 als auch die Halterung 102 der Masseeinrichtung 100 mit dem Ausgang 72 sowie mit der Torsionsdämpfernabe 71 verbinden zu können, verfügt die Anbindungsanordnung 77 über axial mehrstufige Niete 76, die nicht nur sämtliche vorgenannte Bauteile in axiale Verbindung miteinander bringen, sondern darüber hinaus auch Zwischenvernietungen 83 bilden, so dass beispielsweise die Radialverlängerung 78 des Tilgersystems 1 und die Halterung 102 der Masseeinrichtung 100 erst dann mit dem Ausgang 72 sowie mit der Torsionsdämpfernabe 71 verbunden werden können, wenn die Verbindung der beiden letztgenannten Bauteile, also von Ausgang 72 und Torsionsdämpfernabe 71 bereits fertig gestellt ist. Damit wird eine zeitversetzte Fertigung ermöglicht, was Vorteile im Fertigungsprozess mit sich bringt.
Das Tilgersystem 1 stützt sich über die Radialverlängerung 78 und die Masseeinrichtung 100 über die Halterung 102 an einer an der radialen Außenseite der Torsionsdämpfernabe 71 vorgesehenen Radialabstützung 97 ab.
Abweichend hiervon zeigt 4 einen Torsionsschwingungsdämpfer 30, bei welchem die Masseeinrichtung 100 zwar ebenfalls über eine nach radial innen greifende, durch den Turbinenradfuß 92 gebildete Halterung 102 verfügt, jedoch ist diese Masseeinrichtung 100 nicht unmittelbar an den Ausgang 72 des Torsionsschwingungsdämpfers 30 und daher an den Abtrieb 73 angebunden, sondern lediglich mittelbar über die nach radial innen greifende Radialverlängerung 78 des Tilgermassen-Trägerelementes 5a. Hierzu liegt zwischen der Halterung 102 der Masseeinrichtung 100 und der Radialverlängerung 78 des Tilgermassen-Trägerelementes 5a eine durch Vernietung gebildete erste Verbindung 93 vor, und zwischen der Radialverlängerung 78 des Tilgermassen-Trägerelementes 5a und dem Ausgang 72 des Torsionsschwingungsdämpfers 30 ein mittels der Anbindungsanordnung 77 gebildete zweite Verbindung 94. Die Lösung nach 4 baut, wegen des radialen und/oder axialen Versatzes der Verbindungen 93, 94 axial deutlich kompakter als die Lösung nach 1, bei welcher allerdings die Ausbildung lediglich einer einzigen Verbindung in Form der Anbindungsanordnung 77 genügt.
Alternativ zur Anbindung der Radialverlängerung 78 des Tilgermassen-Trägerelementes 5a sowie gegebenenfalls auch der Halterung 102 der Masseeinrichtung 100 an den Ausgang 72 des Torsionsschwingungsdämpfers 30 mittels Vernietung ist ebenso auch denkbar, diese Anbindung, wie in 6 gezeigt, mittels Verzahnungen 95, 96 zu bilden, von denen die Verzahnung 95 als Außenverzahnung in der Radialabstützung 97 an der radialen Außenseite der Torsionsdämpfernabe 71 und die Verzahnung 96 als Innenverzahnung an der Radialverlängerung 78 des Tilgermassen-Trägerelementes 5a sowie gegebenenfalls auch an der Halterung 102 der Masseeinrichtung 100 gebildet ist. Mittels Verstemmung 134 werden die beiden Verzahnungen 95, 96 axial zueinander gesichert.
Bezüglich der Auslegung der Dämpfungseinheiten 68 und 69 gilt folgendes: Entweder werden beide Dämpfungseinheiten 68 und 69 auf Volllast ausgelegt, so dass vermieden wird, dass diese innerhalb des von einem Antrieb, wie einer Brennkraftmaschine, gelieferten Drehmomentbereichs an einen Drehwinkelanschlag laufen, oder aber es wird, wenn eine der Dämpfungseinheiten 68, 69 auf Teillast ausgelegt werden soll, dafür gesorgt, dass auf jeden Fall die andere Dämpfungseinheit 68, 69 auf Volllast ausgelegt ist. Bei Auslegung einer der Dämpfungseinheiten 68, 69 auf Teillast wird nämlich zugelassen, dass diese Dämpfungseinheit innerhalb des vom Antrieb gelieferten Drehmomentbereichs den zugeordneten Drehwinkelanschlag erreicht, so dass, sobald dies geschehen ist, das jeweils abtriebsseitig der Dämpfungseinheit 68, 69 vorgesehene Bauteil eine bewegungsgleiche Mitnahme mit dem jeweils antriebsseitig der Dämpfungseinheit vorgesehenen Bauteil erfährt. Im Fall der Dämpfungseinheit 68 wird demnach die Zwischenübertragung 74 mit dem Eingang 67 bewegt, im Fall der Dämpfungseinheit 69 dagegen der Ausgang 72 mit der Zwischenübertragung 74. Wegen der Auslegung der jeweils anderen Dämpfungseinheit 68 oder 69 auf Volllast wird aber auch dann noch eine Dämpfung für die Tilgermassen 7 des Tilgermassenträgers 3 vorliegen.
Die Auslegung einer der Dämpfungseinheiten 68 oder 69 auf Teillast kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn zur Unterdrückung bestimmter Torsionsschwingungen eine Dämpfungseinheit geringer Steifigkeit benötigt wird.
Alternativ sind allerdings auch andere Lösungen zur Ausbildung von Energiespeichern der Dämpfungseinheit 68 und/oder der Dämpfungseinheit 69 denkbar. So zeigt 5a die Ausführung eines Energiespeichers 98, bei welchem die einzelnen Windungen 99 – in Erstreckungsrichtung und bei entspanntem Energiespeicher gesehen – in unterschiedlichen Erstreckungszonen a bis c mit variierenden Abständen 104 voneinander vorgesehen sind. Dadurch lassen sich mit nur einem Energiespeicher mehrstufige Kennlinien erzeugen. Dem gleichen Zweck, nämlich der Erzeugung mehrstufiger Kennlinien, dient die in 5b gezeigte Ausführung der Energiespeicher 98a und 98b, die koaxial zueinander angeordnet sind, indem der Energiespeicher 98a den Energiespeicher 98b umschließt. Hierbei ist die Länge der beiden Energiespeicher 98a, 98b in Erstreckungsrichtung ungleich lang, so dass der kürzere Energiespeicher 98b erst dann eine Verformung erfährt, wenn der länger Energiespeicher 98a um denjenigen Betrag, um welchen er den Energiespeicher 98b in entlastetem Zustand überragt hat, gestaucht worden ist.
Zum Tilgersystem 1 ist folgendes auszuführen:
Zugunsten besserer Darstellbarkeit der am Tilgermassenträger 3 aufgenommenen Tilgermassen 7 ist in den 2 und 3 jeweils das in Blickrichtung axial vor den Tilgermassen 7 angeordnete Tilgermassen-Trägerelement 5a entfernt, und lediglich das in Blickrichtung axial hinter den Tilgermassen 7 angeordnete Tilgermassen-Trägerelement 5b abgebildet. Die Tilgermassen 7 verfügen über jeweils paarweise ausgebildete Führungsbahnen 22 zur Aufnahme von jeweils als Rollkörper ausgebildeten Koppelelementen 20, wobei die Führungsbahnen 22 derart ausgelegt sind, dass sie eine radiale Relativbewegung der Tilgermassen 7 gegenüber den Koppelelementen 20 ermöglichen. Die Tilgermassen 7 weisen, radial innen an ihre Umfangsseiten 42 angrenzend, Anschlagseiten 43 auf.
An den Tilgermassen-Trägerelementen 5a und 5b sind, ebenfalls jeweils paarweise, Führungsbahnen 13 vorgesehen, die über einen gekrümmten Verlauf verfügen. Gemäß Darstellung in 2 oder 3 verfügen die Führungsbahnen 13 über je einen Ausgangsbereich 14, in welchem die jeweilige Führungsbahn 13 den größten Radialabstand von einer Zentralachse 15 aufweist, und über Anschlussbereiche 17, die sich, einander umfangsmäßig entgegengesetzt erstreckend, an beide Seiten des Ausgangsbereiches 14 anschließen. Auch die an den Tilgermassen 7 vorgesehenen Führungsbahnen 22 verfügen über einen gekrümmten Verlauf, mit je einem Ausgangsbereich 24, in welchem die jeweilige Führungsbahn 22 den geringsten Radialabstand von der Zentralachse 15 aufweist, und mit Anschlussbereichen 25, die sich, einander umfangsmäßig entgegengesetzt erstreckend, an beide Seiten des Ausgangsbereiches 24 anschließen. Die Führungsbahnen 22 sind jeweils beidseits eines Tilgermassenzentrums 35 der jeweiligen Tilgermasse vorgesehen. Dieses Tilgermassenzentrum 35 befindet sich in einem mittleren Erstreckungsradius 36 der Tilgermassen 7, der bei Fahrbetrieb in einem Abstand R1 gegenüber der Zentralachse 15 angeordnet ist. Der Zustand der Tilgermassen 7 bei Fahrbetrieb ist in 2 gezeigt, und liegt dann vor, wenn das Tilgersystem 1 mit einer Drehzahl betrieben wird, bei welcher die Fliehkraft die Gewichtskraft übersteigt.
Die in den Führungsbahnen 13 und 22 aufgenommenen Koppelelemente 20 greifen jeweils beidseits der jeweiligen Führungsbahn 22 in die dort vorgesehenen Führungsbahnen 13 ein. In der Darstellung gemäß 2 streben die Tilgermassen 7, bedingt durch die Fliehkraft, nach radial außen, so dass sich die Koppelelemente 20 jeweils im Ausgangsbereich 24 der jeweiligen Führungsbahn 22 positionieren, also in demjenigen Bereich, der über den geringsten Radialabstand zur Zentralachse 15 verfügt. Die Koppelelemente 20 stützen sich hierbei jeweils im Ausgangsbereich 14 der Tilgermassen-Trägerelemente 5a und 5b ab, also in demjenigen Bereich, der über den größten Radialabstand zur Zentralachse 15 verfügt.
Die Tilgermassen 7 weisen jeweils an ihren radial inneren Enden jeweils eine geometrische Anformung 28 auf, die im umfangsseitig mittleren Teil über einen ersten Kontaktbereich 26 verfügt, in den umfangsseitig äußeren Teilen dagegen über zweite Kontaktbereiche 27. Der erste Kontaktbereich 26 verfügt über eine Bereichsmitte 37, welche den ersten Kontaktbereich 29 in Anformunghälften 23 unterteilt. Diese geometrische Anformung 28 wirkt in nachfolgend noch zu beschreibender Weise mit radial innerhalb der Tilgermassen 7 vorgesehenen Anschlägen 31 zusammen, die an einem ringförmigen Bauteil 32 zusammen gefasst sind.
Das ringförmige Bauteil 32 verfügt in Umfangsrichtung zwischen je zwei Tilgermassen 7 über je eine Halterung 34, die jeweils ein Abstandsstück 11 umschließt, so dass die Halterung 34 jeweils als Anschlagaufnehmer 38 dient. Das ringförmige Bauteil 32 ist demnach drehfest an dem Tilgermassenträger 3 aufgenommen. Ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Ringkörper 33 wirkt zwischen je zwei Anschlagaufnehmern 38 jeweils mit einem Anschlagprofil 40. Anschlagaufnehmer 38 und Anschlagprofile 40 bilden gemeinsam Anschläge 31 an dem ringförmigen Bauteil 32.
Wenn das Tilgersystem 1 mit einer Drehzahl betrieben wird, bei welcher die Fliehkraft die Gewichtskraft übersteigt, streben die Tilgermassen 7 unter der Wirkung der Fliehkraft nach radial außen, so dass sich die Koppelelemente 20 jeweils im Ausgangsbereich 24 der jeweiligen Führungsbahn 22 der Tilgermassen 7 positionieren können. Torsionsschwingungen können zwar Auslenkungen der Tilgermassen 7 in Umfangsrichtung erzwingen, wodurch die Koppelelemente 20 aus den Ausgangsbereichen 14, 24 der Führungsbahnen 13, 22 in deren Anschlussbereiche 17, 25 ausgelenkt werden, jedoch erfolgt bei abklingender Torsionsschwingung stets eine Rückstellung der Koppelelemente 20 in die Ausgangsposition unter der Wirkung der Fliehkraft.
Fällt die Fliehkraft dagegen unter die Gewichtskraft, beispielsweise bei einem Kriechbetrieb eines Kraftfahrzeuges oder beim Abstellen eines Antriebs, wie beispielsweise einer Brennkraftmaschine, dann fallen die Tilgermassen 7 nach radial innen, um die in 3 gezeigte Relativposition zueinander und zum Tilgermassenträger 3 einzunehmen. Bei einem solchen Betriebszustand fallen die beiden sich radial oberhalb der Zentralachse 15 befindlichen Tilgermassen 7 nach radial innen, bis ihre Anschlagseiten 43 mit der für die Bewegungsrichtung relevanten Anformungshälfte 23 des ersten Kontaktbereichs 26 in Anlage an dem zugeordneten Anschlagprofil 40 des Anschlags 31 am Ringkörper 33 des ringförmigen Bauteils 32 gekommen sind. Sollten die Führungsbahnen 13, 22 eine weitere Bewegung der Tilgermassen 7 nach radial unten zulassen, wird diese Bewegung erst dann enden, wenn der für die Bewegungsrichtung relevante zweite Umfangsbereich 27 der jeweiligen Tilgermasse 7 an der Halterung 34 und damit am Anschlagaufnehmer 38 des ringförmigen Bauteils 32 in Anlage gelangt ist. Die beiden sich radial unterhalb der Zentralachse 15 befindlichen Tilgermassen 7 fallen ebenfalls nach radial innen, bis ihre Anschlagseiten 43 mit den daran angeformten, für die Bewegungsrichtung relevanten ersten Kontaktbereichen 26 in Anlage an dem zugeordneten Anschlagprofil 40 des Anschlags 31 am Ringkörper 33 des ringförmigen Bauteils 32 gekommen sind, und bis zudem die für die Bewegungsrichtung relevanten zweiten Kontaktbereiche 27 der jeweiligen Tilgermassen 7 an den entsprechenden Halterungen 34 und damit an den Anschlagaufnehmern 38 des ringförmigen Bauteils 32 in Anlage gelangt sind. Auf diese Weise wird verhindert, dass die beiden sich radial unterhalb der Zentralachse 15 befindlichen Tilgermassen 7 mit ihren Umfangsseiten 42 in Anlage aneinander gelangen.
Da der Torsionsschwingungsdämpfer 30 mit einer Dämpfungseinrichtung 70 ausgebildet ist, deren Ausgang 72 sowohl mit einem Tilgersystem 1 als auch mit einer Masseeinrichtung 100 verbunden ist, besteht bei bestimmten Drehzahlen, beispielsweise innerhalb eines Drehzahlbereiches zwischen 1500 und 1800 Umdrehungen pro Minute, das Problem stark abfallender Auslenkwinkel am Ausgang 72 der Dämpfungseinrichtung 70, auch wenn am Eingang 67 der Dämpfungseinrichtung 70 Torsionsschwingungen anliegen. Da der Ausgang 72 der Dämpfungseinrichtung 70 somit zumindest näherungsweise in einem Schwingungsknoten verweilt, sind die Schwingungsanregungen, welche für die Funktion der Tilgermassen 7 des Tilgersystems 1 dringend benötigt werden, sehr gering. Es ist somit nicht auszuschließen, dass die Reibwirkung, die zwischen den Tilgermassen-Trägerelementen 5a, 5b und den Tilgermassen 7 besteht, genügt, um eine Auslenkung der Tilgermassen 7 relativ zu den Tilgermassen-Trägerelementen 5a, 5b und damit relativ zum Tilgermassenträger 3 zu verhindern. Zur Minderung dieses Problems ist vorgesehen, den Tilgermassen-Trägerelementen 5a, 5b und damit dem Tilgermassenträger 3 sowie der zumindest einen Tilgermasse 7 eine Kontakteinrichtung 105 zuzuordnen, welche eine Reduzierung von Hemmnissen gegen die Auslenkung der zumindest einen Tilgermasse relativ zu dem Tilgermassenträger bewirkt.
Zur Wahrnehmung ihrer Aufgabe ist die Kontakteinrichtung 105 (vgl. 1 oder 4) an einer der beiden Baugruppen – also Tilgermassen-Trägerelementen 5a, 5b und Tilgermasse 7 – vorgesehen, und wirkt auf die jeweils andere Baugruppe ein. In besonders einfacher Ausgestaltung wird die Kontakteinrichtung 105 durch eine Oberflächenbehandlung erzielt, die vorzugsweise durch Beschichtung der Bauteile 5a, 5b oder 7 einer der Baugruppen oder durch Aufbringen einer Folie an Bauteilen 5a, 5b oder 7 einer der beiden Baugruppen bewirkt wird, und dazu dient, die Gleit- und Haftreibungswerte zwischen diesen Baugruppen und damit die dort wirksame Reibung zu reduzieren. Die Beschichtungen beschränken sich dabei nicht auf reibwertmindernde Kunststoffe, wie PTFE (Polytetrafluorethylen) oder Gleitlacke, es sind vielmehr auch Bestandteile wie Graphit, Sintermetall oder Molybdän verwendbar.
Wie bereits erläutert, besteht bei einem Torsionsschwingungsdämpfer 30 mit einer Dämpfungseinrichtung 70, deren Ausgang 72 sowohl mit einem Tilgersystem 1 als auch mit einer Masseeinrichtung 100 verbunden ist, bei bestimmten Drehzahlen das Problem eines zumindest näherungsweise in einem Schwingungsknoten verweilenden Ausgangs 72, und dadurch einer besonders starken Verformung der antriebsseitig unmittelbar vor dem Ausgang 72 wirkenden Energiespeicher 98. Bei einer Dämpfungseinrichtung 70 mit nur einer Dämpfungseinheit sind somit deren Energiespeicher betroffen, bei einer Dämpfungseinrichtung 70 mit mehreren Dämpfungseinheiten 68, 69 dagegen lediglich die Energiespeicher der abtriebsseitigen Dämpfungseinheit 69. Diese Verformung soll durch Einsatz einer in 7 gezeigten Reibvorrichtung 115 reduziert werden, die bei einer Dämpfungseinrichtung 70 mit nur einer Dämpfungseinheit zwischen dem Eingang 67 und dem Ausgang 72 der Dämpfungseinrichtung 70 oder, bei einer Dämpfungseinrichtung 70 mit mehreren Dämpfungseinheiten 68, 69, zwischen der Zwischenübertragung 74 der Dämpfungseinrichtung 70 und dem Ausgang 72 der Dämpfungseinrichtung 70 wirksam ist.
Die Reibvorrichtung 115 ist auf einer an der Torsionsdämpfernabe 71 ausgebildeten Lagerstelle 119 aufgenommen. Eine Abstützung 120 der Reibvorrichtung 115 ist zum einen an der Lagerstelle 119 der Torsionsdämpfernabe 71 befestigt, und zum anderen drehfest mit einem Reibelement 122, das mit seinem von der Abstützung 120 abgewandten freien Ende 123 eine Ausnehmung 124 in dem antriebsseitigen Zwischenübertragungselement 74a der Zwischenübertragung 74 mit Spiel in Umfangsrichtung durchgreift. Zwischen dem Reibelement 122 und dem Zwischenübertragungselement 74a ist, an einer dem jeweils anderen Bauteil zugeordneten Seite eines dieser Bauteile angeordnet, eine Reibfläche vorgesehen, die durch Anpressung des Reibelementes 122 gegen das Zwischenübertragungselement 74a wirksam ist. Die Anpressung erfolgt mittels einer axial zwischen der Abstützung 120 und dem Reibelement 122 wirksamen Axialfeder 125.
Die Ausnehmung 124 ist bezüglich ihres Spiels in Umfangsrichtung in Relation zum freien Ende 123 des Reibelementes 122 derart bemessen, dass die Reibvorrichtung 115 erst nach Durchgang durch einen vorbestimmten Freiwinkel, der vorzugsweise innerhalb eines Freiwinkelbereiches zwischen 2° und 3° liegt, ihre Wirkung entfaltet. Die Reibvorrichtung 115 ist somit bei Anregungen geringer Intensität nicht wirksam, und lässt somit die Entkopplungsgüte der entsprechenden Dämpfungseinheit 69 der Dämpfungseinrichtung unbeeinflusst. Erhöht sich allerdings die Intensität der Anregungen, dann wird die Reibvorrichtung 115 zur Begrenzung der Verformungen der Energiespeicher 98 wirksam, sobald der vorbestimmte Freiwinkel überschritten ist.
Im Gegensatz zu dieser erst nach einem Freiwinkel wirksamen Reibvorrichtung 115 zeigen die 8 und 9 Reibvorrichtungen 115, die fliehkraftabhängig und damit drehzahlabhängig aktivier- oder deaktivierbar sind.
Die Reibvorrichtung 115 gemäß 8 verfügt über eine Abstützung 128, die auf einer getrennt von der Torsionsdämpfernabe 71 ausgebildeten Lagerstelle 127 angeordnet ist, und als Anlager für ein Federelement 129 dient, welches sich anderenends an einem Reibelement 130 abstützt, das mit seiner Reibseite an dem antriebsseitigen Zwischenübertragungselement 74a der Zwischenübertragung 74 in Anlage steht. Ein am Federelement 129 vorgesehenes Hebelsystem 132 wird mit zunehmender Drehzahl fliehkraftabhängig in Uhrzeigerrichtung ausgelenkt, und presst dadurch das Reibelement 130 mit zunehmender Last gegen das antriebsseitige Zwischenübertragungselement 74a, wodurch die Reibwirkung zunimmt.
Auch die Reibvorrichtung 115 gemäß 9 verfügt über eine Abstützung 128, die auf einer getrennt von der Torsionsdämpfernabe 71 ausgebildeten Lagerstelle 127 angeordnet ist, und als Anlager für ein Federelement 129 dient, welches sich anderenends an einem Reibelement 130 abstützt, das mit seiner Reibseite an dem antriebsseitigen Zwischenübertragungselement 74a der Zwischenübertragung 74 in Anlage steht. Ein am Federelement 129 vorgesehenes Hebelsystem 132 wird mit zunehmender Drehzahl fliehkraftabhängig in Uhrzeigerrichtung ausgelenkt, und mindert dadurch die vom Reibelement 130 gegen das antriebsseitige Zwischenübertragungselement 74a ausgeübte Last, wodurch die Reibwirkung abnimmt.
Bezugszeichenliste

1: Tilgersystem
3: Tilgermassenträger
5: Tilgermassen-Trägerelemente
7: Tilgermassen
8: Tilgermasseneinheit
11: Abstandsstücke
13: Führungsbahnen
14: Ausgangsbereich
15: Zentralachse
17: Anschlussbereiche
20: Koppelelement
22: Führungsbahn
24: Ausgangsbereich
25: Anschlussbereich
26: Kontaktbereich
27: Kontaktbereich
28: geometrische Anformung
30: Torsionsschwingungsdämpfer
31: Anschlag
32: ringförmiges Bauteil
33: Ringkörper
34: Halterung
35: Tilgermassenzentrum
36: mittlerer Erstreckungsradius
37: Bereichsmitte
38: Anschlagaufnehmer
40: Anschlagprofil
42: Umfangsseite
43: Anschlagseite
44: Tilgermassenelemente
54: Gehäuse
56: Kopplungsanordnung
60: hydrodynamischer Kreis
61: Pumpenrad
62: Turbinenrad
63: Leitrad
64: Kupplungseinrichtung
65: Kupplungskolben
66: Reibscheibenkupplung
67: Eingang
68: antriebsseitige erste Dämpfungseinheit
69: abtriebsseitige zweite Dämpfungseinheit
70: Dämpfungseinrichtung
71: Torsionsdämpfernabe
72: Ausgang
73: Abtrieb
74: Zwischenübertragung
75: Anbindung
76: axial mehrstufige Niete
77: Anbindungsanordnung
78: Radialverlängerung
79: Axialausdrückung
80: Verbindung
81: Abstandselemente
82: Kolbenträger
83: Zwischenvernietungen
84: radial äußere Reibscheibenelemente
85: radial innere Reibscheibenelemente
86: Außenwandung des Gehäuses
87: radial innerer Reibscheiben-Elemententräger
88: radial äußerer Reibscheiben-Elemententräger
89: Deckel
90: hydrodynamischer Drehmomentwandler
92: Turbinenradfuß
93: erste Verbindung
94: zweite Verbindung
95: erste Verzahnung
96: zweite Verzahnung
97: Radialabstützung
98: Energiespeicher
99: Windungen
100: Masseeinrichtung
102: Halterung
105: Kontakteinrichtung
109: Kontaktbereiche
111: Profilierung
115: Reibvorrichtung
119: Lagerstelle
120: Abstützung
122: Reibelement
123: freies Ende des Reibelementes
124: Ausnehmung
125: Axialfeder
127: Lagerstelle
128: Abstützung
129: Federelement
130: Reibelement
132: Hebelsystem
134: Verstemmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011076790 A1 [0002]

Claims

Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Dämpfungseinrichtung (70), die über einen Eingang (67) und über einen mit einem Abtrieb (73) in Wirkverbindung stehenden Ausgang (72) und entweder über eine einzelne Dämpfungseinheit oder über eine Mehrzahl von Dämpfungseinheiten (68, 69) verfügt, wobei von der Mehrzahl von Dämpfungseinheiten (68, 69) die jeweils antriebsseitige Dämpfungseinheit (68) über eine Zwischenübertragung (74) mit der jeweils abtriebsseitigen Dämpfungseinheit (69) in Wirkverbindung steht, und der Ausgang (72) sowohl mit einem Tilgersystem (1) als auch mit einer Masseeinrichtung (100) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungseinrichtung (70) eine Reibvorrichtung (115) zugeordnet ist, die bei Ausbildung der Dämpfungseinrichtung (70) mit einer einzelnen Dämpfungseinheit zwischen dem Eingang (67) und dem Ausgang (72) der Dämpfungseinrichtung (70) wirksam ist, oder bei Ausbildung der Dämpfungseinrichtung (70) mit einer Mehrzahl von Dämpfungseinheiten (68, 69) zwischen der Zwischenübertragung (74) und dem Ausgang (72) der Dämpfungseinrichtung (70) wirksam ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibvorrichtung (115) nach Durchgang durch einen vorbestimmten Freiwinkel, der vorzugsweise innerhalb eines Freiwinkelbereiches zwischen 2° und 3° liegt, ihre Wirkung entfaltet.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibvorrichtung (115) ein fliehkraftabhängig wirksames Hebelsystem (132) zugeordnet ist, durch welches die Wirkung der Reibvorrichtung (115) bei vorbestimmter Drehzahl aktivierbar ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibvorrichtung (115) ein fliehkraftabhängig wirksames Hebelsystem (132) zugeordnet ist, durch welches die Wirkung der Reibvorrichtung (115) bei vorbestimmter Drehzahl deaktivierbar ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 für eine hydrodynamische Kopplungsanordnung (56) mit einem hydrodynamischen Kreis (60), gebildet zumindest durch ein Pumpenrad (61) und ein Turbinenrad (62), sowie mit einer Kupplungseinrichtung (64) zur Umgehung des hydrodynamischen Kreises (60) bei vorbestimmten Betriebszuständen, und mit einem mit dem Ausgang (72) in Wirkverbindung stehenden Abtrieb (73) in Form einer Torsionsdämpfernabe (71), dadurch gekennzeichnet, dass die Masseeinrichtung (100) durch das Turbinenrad (62) und eine Halterung (102) der Masseeinrichtung (100) durch einen Turbinenradfuß (92) gebildet ist.