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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit einem Eingangsteil und einem gegenüber diesem entgegen der Wirkung von über den Umfang verteilt angeordneten Schraubendruckfedern begrenzt verdrehbaren Ausgangsteil sowie einem einen Verdrehwinkel zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil vor einer Blocklage der Schraubendruckfedern begrenzenden Impactschutz.
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Gattungsgemäße Drehschwingungsdämpfer werden beispielsweise als Zweimassenschwungräder in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen zur Schwingungsisolation drehschwingungsbehafteter Brennkraftmaschinen eingesetzt. Hierbei ist ein Eingangsteil des Drehschwingungsdämpfers beispielsweise mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden. Das Ausgangsteil ist mit einem nachfolgenden Antriebstrangbauteil, beispielsweise mittels einer Reibungskupplung mit einer Getriebeeingangswelle drehschlüssig verbunden. Eingangsteil und Ausgang sind um die gemeinsame Drehachse gegeneinander relativ entgegen der Wirkung von Schraubendruckfedern verdrehbar. In Antriebssträngen mit dem Drehschwingungsdämpfer können Fahrsituationen mit sogenannten Impacts, also Drehmomentspitzen auftreten, bei denen die Schraubendruckfedern auf Block beansprucht werden. Diese können zu Komforteinbußen und Beschädigungen des Drehschwingungsdämpfers führen. Es werden daher Maßnahmen vorgeschlagen, um diese Impacts zu beseitigen oder zumindest zu verringern. Beispielseise ist aus der
DE 41 40 822 A1 ein Drehschwingungsdämpfer bekannt, bei dem die Schraubendruckfedern bei Drehmomentspitzen mittels einer Rutschkupplung überbrückt werden. Alternativ werden wie beispielsweise aus der
DE 10 2008 005 140 A1 bekannt, Endanschläge aus Kunststoff zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil vorgesehen.
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Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Drehschwingungsdämpfers mit einfach ausgebildetem und langzeitfestem Impactschutz.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Der vorgeschlagene Drehschwingungsdämpfer enthält ein Eingangsteil, welches beispielsweise mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine fest verbunden sein kann. Desweiteren ist um die Drehachse des Eingangsteils begrenzt und entgegen der Wirkung von über den Umfang verteilt angeordneten Schraubendruckfedern verdrehbar ein Ausgangsteil vorgesehen. Eingangsteil und Ausgangsteil können aufeinander mittels einer Lagerung wie Gleit- oder Wälzlager zentriert und gelagert sein. Der Drehschwingungsdämpfer kann als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein, wobei dem Eingangsteil eine Primärschwungmasse und dem Ausgangsteil eine Sekundärschwungmasse zugeordnet ist. Die Primärschwungmasse kann durch aus Blech hergestellten Scheibenteilen, einem Anlasserzahnkranz, einem Geberring und/oder dergleichen gebildet sein. Die Sekundärschwungmasse kann aus einer Gegendruckplatte und einer dazugehörigen Reibungskupplung gebildet sein. Alternativ kann ein mit dem Ausgangsteil beispielsweise mittels einer Abtriebsnabe oder einer Steckverbindung drehschlüssig verbundenes Aggregat wie Doppelkupplung, hydrodynamischer Drehmomentwandler oder dergleichen die Sekundärschwungmasse bilden. Die Schraubendruckfedern, beispielsweise Bogenfedern, Bogenfederpakete aus ineinander geschachtelten Bogenfedern oder dergleichen werden jeweils eingangsseitig und ausgangsseitig an ihren Stirnseiten von eingangsseitigen und ausgangsseitigen Beaufschlagungseinrichtungen in Umfangsrichtung beaufschlagt. Die eingangsseitigen Beaufschlagungseinrichtungen können durch Anprägungen an eingangsseitigen, eine Ringkammer für die Schraubendruckfedern bildenden Scheibenteilen vorgesehen sein. Die ausgangsseitigen Beaufschlagungseinrichtungen können aus einem Flanschteil mit radial außen erweiterten Flanschflügeln gebildet sein, die axial zwischen die Anprägungen des Eingangsteils eingreifen und die Schraubendruckfedern stirnseitig beaufschlagen.
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Um die Schraubendruckfedern vor Impacts, die zu einer Blocklage dieser führen und damit zu Komforteinbußen des Antriebsstrangs und des diesen enthaltenen Kraftfahrzeugs sowie zu Schädigungen des Drehschwingungsdämpfers führen können, ist ein Impactschutz vorgesehen, der einen Verdrehwinkel zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil vor einer Blocklage der Schraubendruckfedern begrenzt. Es wird dabei vorgeschlagen, den Impactschutz aus zumindest einem Endanschlag aus einer Formgedächtnislegierung auszubilden. Im Gegensatz zu Kunststoffen, beispielsweise Thermoplasten, Duroplasten, Elastomeren und dergleichen sind Materialien aus einer Formgedächtnislegierung widerstandsfähiger und metallisch verarbeitbar. Formgedächtnislegierungen wie Memorymetalle lassen sich nach ihrer plastischen Deformation wieder in ihre Ursprungsform zurückführen oder kehren selbstständig in ihre ursprüngliche Form zurück, wobei sie die Energie durch eingetragene Impacts in Verformungsenergie wandeln. Hierbei ändern die Formgedächtnislegierungen in einer allotropen Umwandlung ihre Kristallstruktur und kehren danach in die ursprüngliche Kristallstruktur zurück. Als Formgedächtnislegierungen können beispielsweise Nickel-Titan-Legierungen eingesetzt werden. Die Umwandlung kann beispielsweise zwischen einer Austenit- und Martensit-Kristallstruktur erfolgen.
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Die Formänderung wie Deformation kann bei der als Endanschlag eingesetzten Formgedächtnislegierung infolge eines Impacts erfolgen. Die Rückformung kann mittels einer Erwärmung des Endanschlags erfolgen. Die dazu notwendige thermische Energie wie Wärmezufuhr kann aus der Prozesswärme des Antriebsstrangs gewonnen werden. Beispielsweise kann eine benachbart zu dem Drehschwingungsdämpfer angeordnete, Reibungswärme in den Drehschwingungsdämpfer eintragende Reibungskupplung vorgesehen sein, um die erforderliche thermische Energie zu liefern.
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Alternativ kann die Formgedächtnislegierung selbstrückstellende, pseudoelastische Eigenschaften aufweisen, so dass eine Wärmezufuhr im deformierten Zustand des Endanschlags entfallen kann. Eine derartige Superelastizität erfolgt in bevorzugter Weise durch eine Phasenumwandlung der Formgedächtnislegierung mit entsprechender Hysterese. Hierbei werden bei der Deformation Spannungen im Kristallgitter erzeugt, die durch Rückkehr in die Ursprungsform wieder abgebaut werden.
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Insbesondere unter Verwendung von Formgedächtnislegierungen oder alternativ mit anderen Materialien kann ein in vorteilhafter Weise innerhalb der Schraubendruckfedern angeordneter Impactschutz in Form eines Endanschlags zur Begrenzung des Verdrehwinkels vor Bildung einer Blocklage der Schraubendruckfedern vorgesehen sein. Hierbei kann der Impactschutz beispielsweise in einem Freiraum von einzelnen oder ineinander geschachtelten Bogenfedern vorgesehen sein. Zur Positionierung in diesem Freiraum kann zwischen zumindest einer Stirnseite einer Schraubendruckfeder wie Bogenfeder und eingangsseitigen und ausgangsseitigen Beaufschlagungseinrichtungen ein Federnapf angeordnet sein. Auf dem Federnapf ist in Umfangsrichtung endseitig der Endanschlag bevorzugt aus Formgedächtnislegierung angebracht. Der Federnapf kann sich in den Umfang der Schraubendruckfedern soweit erstrecken, dass eine Blocklage bei entsprechenden Verdrehwinkeln vermieden wird, ohne eine große Ausdehnung des Endanschlags vorsehen zu müssen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind jeweils zwischen allen Stirnseiten und eingangsseitigen und ausgangsseitigen Beaufschlagungseinrichtungen Federnäpfe aufgenommen, deren Enden aufeinander zuweisen, wobei an zumindest einem Ende, bevorzugt an beiden Enden der Federnäpfe Endanschläge aufgenommen sind. Hierbei sind die Ausleger der Federnäpfe in bevorzugter Weise auf den Einsatzdurchmesser der Schraubendruckfedern wie Bogenfedern vorgebogen. Dabei treffen vor Erreichen der Blocklage dieser die beiden Enden der Endanschläge aufeinander.
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Zur Befestigung der Endanschläge an den Federnäpfen können Schraub, Stemm-, Niet- und/oder Pressverbindungen vorgesehen sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest ein Federnapf endseitig einen in seinem Umfang verminderten, in ein Sackloch des Endanschlags eingreifenden und mit diesem verpressten Zapfen aufweisen.
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Die Erfindung wird anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigt eine Teilansicht eines Drehschwingungsdämpfers.
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Der Drehschwingungsdämpfer 1 ist als Zweimassenschwungrad ausgebildet und weist das Eingangsteil 2 mit einer zugeordneten Primärschwungmasse und das Ausgangsteil 3 mit einer zugeordneten Sekundärschwungmasse auf. Eingangsteil 2 und Ausgangsteil 3 sind mittels der Lagerung 4 gegeneinander um die Drehachse d und entgegen der Wirkung der Schraubendruckfedern 5 in Form von ineinander geschachtelten Bogenfedern 6 verdrehbar. Die Bogenfedern sind in der durch Scheibenteile des Eingangsteils 2 gebildeten Ringkammer 7 untergebracht. Das obere Scheibenteil ist zwecks Sicht auf die Bogenfedern 6 abgenommen. Zur Beaufschlagung der Stirnseiten der Bogenfedern 6 sind eingangsseitige und ausgangsseitige Beaufschlagungseinrichtungen 8, 9 gebildet. Die eingangsseitigen Beaufschlagungseinrichtungen 8 sind als in den Scheibenteilen der Ringkammer 7 jeweils axial in die Ringkammer 7 eingeformte Anprägungen 10 vorgesehen. Die ausgangsseitigen Beaufschlagungseinrichtungen 9 sind an dem Flanschteil 11 des Ausgangsteils 3 angeordnet und bestehen aus Flanschflügeln 12, die von radial innen in die Ringkammer 7 eingreifen und axial zwischen den Anprägungen 10 in Umfangsrichtung verlagerbar sind.
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Um bei großen Verdrehwinkeln zwischen Eingangsteil 2 und Ausgangsteil 3 während Drehstößen mit hohem Moment, sogenannten Impacts, eine Blocklage der Bogenfedern 6 zu vermeiden, ist der Impactschutz 13 vorgesehen. Dieser ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel innerhalb der Bogenfedern 6 bauraumneutral angeordnet. Hierzu sind jeweils pro Bogenfeder 6 beziehungsweise hier aus den ineinander geschachtelten Bogenfedern 6 pro Bogenfederpaket zwei Federnäpfe 14 vorgesehen, die mittels der Teller 15 zwischen den Beaufschlagungseinrichtungen 8, 9 und den Stirnseiten der Bogenfedern 6 aufgenommen sind. An die Teller 15 schließt sich jeweils ein auf den Einsatzdurchmesser der Bogenfedern 6 vorgebogener Stift 16 an, der die Endanschläge 17 enthält.
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Die Endanschläge 17 sind in bevorzugter Weise aus Formgedächtnislegierungen gebildet, können jedoch auch aus Kunststoff wie Duroplasten, Thermoplasten, Elasten und dergleichen gebildet sein. Insbesondere bei der Verwendung von Formgedächtnislegierungen (Memorymetallen) entstehen dauerhafte und ausreichend stoßdämpfende Kontakte zwischen den Endanschlägen 17, beispielsweise mit pseudoelastischen Eigenschaften bei einem vorgegebenen Verdrehwinkel vor einer Blocklage der Bogenfedern 6. Der maximale Verdrehwinkel ist durch die Länge beziehungsweise den Kreisbogen der Stifte 16 und der Endanschläge 17 eingestellt. Die Befestigung der Endanschläge 17 auf den Stiften 16 erfolgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Presssitz. Hierzu ist das freie Ende der Stifte 16 mit dem Zapfen 18 versehen, der in das Sackloch 19 der Endanschläge 17 eingepresst ist. Es versteht sich, dass die Endanschläge 17 in anderer Weise auf den Federnäpfen beispielsweise mit diesen verstemmt, verrastet, stoffschlüssig, adhäsiv und/oder dergleichen aufgenommen oder mit diesen verbunden sein können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Eingangsteil
- 3
- Ausgangsteil
- 4
- Lagerung
- 5
- Schraubendruckfeder
- 6
- Bogenfeder
- 7
- Ringkammer
- 8
- Beaufschlagungseinrichtung
- 9
- Beaufschlagungseinrichtung
- 10
- Anprägung
- 11
- Flanschteil
- 12
- Flanschflügel
- 13
- Impactschutz
- 14
- Federnapf
- 15
- Teller
- 16
- Stift
- 17
- Endanschlag
- 18
- Zapfen
- 19
- Sackloch
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4140822 A1 [0002]
- DE 102008005140 A1 [0002]
