DE102014218498A1

DE102014218498A1 - Torsionsschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102014218498A1
Application number: DE201410218498
Authority: DE
Inventors: Christian Geissler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2015-04-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einem Eingangselement und einem Ausgangselement, welche relativ zu einander verdrehbar angeordnet sind, wobei mit dem Eingangselement ein erstes Reibelement und mit dem Ausgangselement ein zweites Reibelement verbunden ist, die sich einander reibend in zumindest einem Berührbereich beaufschlagen, wobei der Berührbereich in Abhängigkeit des Verdrehwinkels zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil in radialer Richtung variiert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere zur Dämpfung von Drehschwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Torsionsschwingungsdämpfer sind beispielsweise in Kupplungsscheiben bekannt geworden Dabei wird eine Relativverdrehung zwischen einem Eingangselement und einem Ausgangselement heutzutage in den meisten Fällen mechanisch mittels Reibscheiben gedämpft, wobei sich zumindest eine Reibscheibe an einem Eingangselement oder Ausgangselement abstützt und sich relativ zu Aus- oder Eingangselement verdreht, um eine Reibkraft zwischen Ein.- und Ausgangselement zu bewirken, welche die Drehschwingung dämpft.
Dabei liegen die Reibelemente der Reibpaarung in der Regel auf gleichem Durchmesser. Die Reibkraft ist abhängig von der aufgebrachten Normalkraft und dem Reibkoeffizient des Materials und das Reibmoment demnach zusätzlich vom effektiven Reibradius. so dass dieses proportional zum Radius der Reibelemente ist. Dies resultiert bei den heute üblichen Torsionsschwingungsdämpfern in einem über dem Verdrehwinkel konstanten Reibmoment.
Die so erzeugte Reibungshysterese genügt jedoch nicht mehr allen Ansprüchen hinsichtlich der Schwingungsdämpfung, da in heutigen Kraftfahrzeugen Trends wie beispielsweise Downsizing und Leichtbau zu erhöhten Antriebsstrangschwingungen führen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung einen Torsionsschwingungsdämpfer zu schaffen, welcher eine verbesserte Reibungshysterese zeigt und dennoch einfach und kostengünstig aufgebaut ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einem Eingangselement und einem Ausgangselement, welche relativ zu einander verdrehbar angeordnet sind, wobei mit dem Eingangselement ein erstes Reibelement und mit dem Ausgangselement ein zweites Reibelement verbunden ist, die in axialer Richtung durch mindestens ein Federelement mit einer Kraft beaufschlagt werden und die sich einander reibend in zumindest einem Bereich berühren, wobei der Berührbereich in Abhängigkeit des Verdrehwinkels zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil in radialer Richtung variiert.
Dadurch wird der effektive Reibradius und damit das Reibmoment als Funktion des Verdrehwinkels variiert. Dies erbringt eine verbesserte Dämpfungscharakteristik, da kleine Schwingwinkel, wie sie bei Fahrzeugen beispielsweise im Leerlauf auftreten, eine geringe Reibungshysterese bewirken, was in einer besseren Schwingungsisolation resultiert. Bei stärkerer Anregung und somit größerer Auslenkung wie z.B. bei Resonanz des Antriebsstrangs findet eine stärkere Dämpfung durch das erhöhte Reibmoment statt. Deshalb wird mit dieser Erfindung auch eine Effizienzsteigerung im Vergleich zu herkömmlichen Torsionsschwingungsdämpfern erreicht, da Reibung nur in Bereichen in denen diese auch benötigt wird, bereitgestellt wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Reibelement in radialer Richtung sich erstreckende Reibbereiche aufweist. Diese können beispielsweise in Form eines Kreuzes o.ä. ausgebildet sein. Dadurch wird eine günstige Geometrie des Reibelements im Verhältnis zum anderen Reibpartner erreicht. Dieses Reibelement kann eine Geometrie aufweisen, die bei Relativverdrehung zum zweiten Reibelement eine Änderung des effektiven Reibradius bewirkt, so wäre beispielsweise auch eine sternförmige Ausgestaltung denkbar.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das zweite Reibelement zumindest einen sich in radialer Richtung und in Umfangsrichtung erstreckenden Reibbereich aufweist, wobei der Radius des Reibbereichs in Umfangsrichtung variiert. Das zweite Reibelement ist dabei bevorzugt ein offener oder geschlossener Ring, der im Radius moduliert ist.
Entsprechend ist es vorteilhaft, wenn der zweite Reibbereich ringförmig mit über den Umfang moduliertem Radius ausgebildet ist.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das zweite Reibelement radial innen angeordnete Bereiche und radial außen angeordnete Bereiche aufweist, wobei das ringförmige Reibelement sich zwischen den radial innen liegenden Bereichen und den radial außen liegenden Bereichen erstreckt. Dadurch werden radial innen und radial außen liegende Bereiche definiert, die quasi als Umkehrpunkte des zweiten Reibbereichs des zweiten Reibelements dienen, wobei sich dazwischen ein Bereich erstreckt, welcher im Radius moduliert ist.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das ringförmige Reibelement sich zwischen den radial innen liegenden Bereichen und den radial außen liegenden Bereichen im Wesentlichen gerade erstreckt und die radial innen liegenden und die radial außen liegenden Bereiche v-förmigen Bereiche sind. Alternativ kann das Reibelement zwischen den radial innen und den radial außen liegenden Bereichen einen geschwungenen Verlauf besitzen.
Alternativ ist es zweckmäßig, wenn das ringförmige Reibelement sich zwischen den radial innen liegenden Bereichen und den radial außen liegenden Bereichen gerade oder geschwungen erstreckt und die radial innen liegenden und die radial außen liegenden Bereiche bogenförmige Bereiche sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die beiden Reibelemente mittels eines Kraftspeichers in Richtung aufeinander zu beaufschlagt werden. Dadurch wird die Anpresskraft der Reibelemente bevorzugt über die Lebensdauer oder das gewünschte maximale Dämpfungsmoment definiert.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn die Reibelemente als gestanzte Reibringe ausgebildet sind. Dadurch wird eine besonders kostengünstige Ausgestaltung erreicht.
Alternativ können bei einem weiteren Ausführungsbeispiel mehrere Reibelemente abwechselnd als Lamellenpaket angeordnet sein. Dadurch kann bei gleicher Anpresskraft des Federelements eine Vervielfachung des maximalen Dämpfungsmomentes erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert:
Dabei zeigen:
1 eine schematische Ansicht zweier Reibelemente,
2 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausgestaltung zweier Reibelemente und
3 ein Diagramm.,
Die 1 zeigt die Anordnung 1 zweier Reibelemente 2, 3. Das Reibelement 2 ist als ringförmiges Reibelement mit radial innen liegenden Bereichen und radial außen liegenden Bereichen 5 ausgebildet, wobei die Bereiche zwischen den radial innen liegenden Bereichen und den radial außen liegenden Bereichen sich gerade erstrecken und die innen liegenden Bereiche und die außen liegenden Bereiche gerade verbinden. Die innen liegenden Bereiche und die außen liegenden Bereiche sind dabei v-förmig ausgebildet. Das so gebildete Reibelement ist quasi als geschlossenes zick-zack-förmiges Ringelement ausgebildet. Alternativ kann der verbindende Bereich auch geschwungen oder bogenförmig ausgebildet sein.
Das Reibelement 3 ist kreuz- oder sternförmig ausgebildet und weist einen innen liegenden Ring 4 auf, von welchem nach radial außen Arme vorstehen, welche die Reibbereiche bilden. Dieses Reibelement kann auch andere Geometrien aufweisen, die bei Relativverdrehung zum zweiten Reibelement eine Änderung des effektiven Reibradius bewirkt, so wäre beispielsweise auch eine sternförmige Ausgestaltung denkbar.
Die 2 zeigt die Anordnung 11 zweier Reibelemente 13, 14. Das Reibelement 14 ist als ringförmiges Reibelement mit radial innen liegenden Bereichen 16 und radial außen liegenden Bereichen 15 ausgebildet, wobei die Bereiche zwischen den radial innen liegenden Bereichen 16 und den radial außen liegenden Bereichen 15 sich geschwungen erstrecken und die innen liegenden Bereiche und die außen liegenden Bereiche bogenförmig verbinden. Die innen liegenden Bereiche und die außen liegenden Bereiche sind dabei etwa u-förmig ausgebildet. Das so gebildete Reibelement ist quasi als geschlossenes etwa blütenförmiges Ringelement ausgebildet. Alternativ kann der verbindende Bereich aus gerade ausgebildet sein.
Dadurch variiert der Berührbereich in Abhängigkeit des Verdrehwinkels zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil in radialer Richtung.
Das Reibelement 13 ist kreuz- oder sternförmig ausgebildet und weist einen innen liegenden Ring 12 auf, von welchem nach radial außen Arme vorstehen, welche die Reibbereiche bilden.
Dadurch variiert der Berührbereich in Abhängigkeit des Verdrehwinkels zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil in radialer Richtung.
Die 3 zeigt ein Diagramm, in welchem das Reibmoment eines beispielhaften Torsionsschwingungsdämpfers als Funktion dessen Verdrehwinkels dargestellt ist. Dabei ist zu erkennen, dass aufgrund der Radiusvariation der Reibelemente sich eine über dem Verdrehwinkel stufenlos ändernde Reibungshysterese ergibt, welche mit zunehmendem Verdrehwinkel größer wird..
Bezugszeichenliste

1: Anordnung
2: Reibelement
3: Reibelement
4: Ring
5: Bereich
11: Anordnung
12: Ring
13: Reibelement
14: Reibelement
15: Bereich
16: Bereich

Claims

Torsionsschwingungsdämpfer mit einem Eingangselement und einem Ausgangselement, welche relativ zu einander verdrehbar angeordnet sind, wobei mit dem Eingangselement ein erstes Reibelement (2, 3, 13, 14) und mit dem Ausgangselement ein zweites Reibelement (3, 2, 14, 13) verbunden ist, die in axialer Richtung durch mindestens ein Federelement mit einer Kraft beaufschlagt werden und die sich einander reibend in zumindest einem Bereich berühren, wobei der Berührbereich in Abhängigkeit des Verdrehwinkels zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil in radialer Richtung variiert.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Reibelement (3, 13) in radialer Richtung sich erstreckende Reibbereiche aufweist, die insbesondere als Funktion des Drehwinkels einen variablen Radius aufweisen.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Reibelement (2, 14) zumindest einen sich in radialer Richtung und in Umfangsrichtung erstreckenden Reibbereich aufweist, wobei der Radius des Reibbereichs in Umfangsrichtung variiert.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reibbereich ringförmig mit über den Umfang moduliertem Radius ausgebildet ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Reibelement (2, 14) radial innen angeordnete Bereiche und radial außen angeordnete Bereiche aufweist, wobei das ringförmige Reibelement sich zwischen den radial innen liegenden Bereichen und den radial außen liegenden Bereichen erstreckt.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Reibelement (2, 14) sich zwischen den radial innen liegenden Bereichen und den radial außen liegenden Bereichen gerade oder geschwungen erstreckt und die radial innen liegenden und die radial außen liegenden Bereiche v-förmigen Bereiche sind.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Reibelement (2, 14) sich zwischen den radial innen liegenden Bereichen und den radial außen liegenden Bereichen gerade oder geschwungen erstreckt und die radial innen liegenden und die radial außen liegenden Bereiche bogenförmigen Bereiche sind.
Torsionsschwingungsdämpfer nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (2, 3, 13, 14) als gestanzte Reibringe ausgebildet sind.
Torsionsschwingungsdämpfer nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (2, 3, 13, 14) als Lamellenpaket ausgebildet sind.