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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungstilger, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Drehschwingungen im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen treten fremderregt oder auch selbst erregt auf. Diese Drehschwingungen weisen sich als nachteilig für die Lebensdauer von Komponenten des Kraftfahrzeugs aus und führen unter anderem auch zu Vibrationen, die als unangenehm empfunden werden. Entsprechend ist die Reduzierung oder Vermeidung von Drehschwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eine vordringliche Aufgabe bei der Gestaltung des Antriebsstrangs. So sind Kupplungen mit Drehschwingungstilgern beispielsweise durch die
DE 10 2010 049 929 A1 oder die
DE 10 2012 223 751 A1 bekannt geworden.
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Die
DE 10 2010 049 929 A1 offenbart eine Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung mit einer Tilgereinheit zur Reduzierung der Drehschwingungen, wobei auf der Nabe der Kupplungsscheibe eine Tilgermasse verdrehbar angeordnet ist, welche relativ zur Nabe auch zu den Reibbelägen der Kupplungsscheibe verdrehbar aufgenommen ist. Dabei wird ein Reibmoment über eine Reibeinrichtung zwischen Nabe und Tilgermasse aufgeprägt, welches vom relativen Verdrehwinkel zwischen der Tilgermasse und der Nabe abhängig ist.
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Die
DE 10 2012 223 751 A1 offenbart eine Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung mit einer Tilgereinrichtung, welche eine auf der Nabe der Kupplungsscheibe verdrehbar angeordnete Tilgermasse aufweist, welche entgegen der Rückstellkraft eines Kraftspeichers relativ zur Nabe verdrehbar aufgenommen ist, wobei weiterhin eine Reibeinrichtung vorgesehen ist, welche eine Reibwirkung zwischen der Tilgermasse und der Nabe erzeugt, wobei die Reibwirkung der Reibeinrichtung von der Federkonstante des Kraftspeichers abhängig ist.
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Diese Tilgereinrichtungen reduzieren weitgehend unabhängig von der Höhe der Anregung der Drehschwingungen und vom reibwertabhängigen Niveau der Reibung auftretende Drehschwingungen relativ wirkungsvoll aufgrund der verdrehwinkelabhängig gestalteten Reibung, wobei die Reibeinrichtung in Reihe oder parallel zum Kraftspeicher geschaltet ist.
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Die in den oben genannten Druckschriften zum Stand der Technik offenbarten Kupplungsscheiben mit einer Tilgereinrichtungsind auf die Reduzierung oder Vermeidung von Drehschwingungen in nur einem Frequenzbereich ausgelegt. Heutige Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen können jedoch auch mehr als einen kritischen Frequenzbereich aufweisen, so dass diese Tilgereinrichtungen die auftretenden Drehschwingungen nur unzureichend tilgen können.
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Aus der
DE 199 11 560 A1 ist ein Drehschwingungstilger bekannt, der auf den Oberbegriff des Anspruchs 1 lesbar ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehschwingungstilger, insbesondere einer Kupplungsscheibe, zu schaffen, welcher Drehschwingungen in mehr als einem kritischen Frequenzbereich reduziert oder vermeidet.
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Die Aufgabe der Erfindung zum Drehschwingungstilgerwirdmit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Drehschwingungstilger, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem mit dem Antriebsstrang verbindbaren Trägerelement, mit zumindest einer ersten Tilgermasse und mit zumindest einer zweiten Tilgermasse, wobei die zumindest zwei Tilgermassen relativ zum Trägerelement unabhängig voneinander verdrehbar angeordnet sind, wobei jeweils ein zwischen der jeweiligen Tilgermasse und dem Trägerelement verdrehwinkelabhängig wirksames Reibelement vorgesehen ist. Dadurch kann erfindungsgemäß erreicht werden, dass die beiden Tilgermassen mit ihren Reibelementen auf unterschiedliche Frequenzbereiche von Drehschwingungen auslegbar sind, so dass mehrere Frequenzbereiche von Drehschwingungen betilgbar sind.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn zwischen der jeweiligen Tilgermasse und dem jeweiligen Reibelement eine Kraftspeicheranordnung mit zumindest einem Kraftspeicher vorgesehen ist. Durch die Wahl der Kraftspeicher und deren Anordnung bzw. Anlenkung und deren Federsteifigkeit kann das Reibelement eingestellt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der wenigstens eine Kraftspeicher und das Reibelement in Reihenschaltung und/oder in Parallelschaltung angeordnet sind.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn zur Abstützung des wenigstens einen Kraftspeichers an der Tilgermasse und/oder an dem Trägerelement eine Rampeneinrichtung mit wenigstens einer ersten Rampe und wenigstens einer zweiten Rampe zur Wandlung einer Kraftwirkung in Umfangsrichtung des Drehschwingungstilgers in eine zusätzliche Kraftwirkung in axialer Richtung aufweist.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn die zumindest zwei Tilgermassen auf einer Seite des Trägerelements angeordnet sind. Dadurch lässt sich eine einfache Montage erreichen, weil die Tilgermassen einseitig anzubringen sind.
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Die zumindest zwei Tilgermassen sind in axialer Richtung zwischen dem Trägerelement und einer damit verbundenen Scheibe angeordnet. So wird eine umfassende Einspannung erreicht, weil die Tilgermassen zwischen zwei Elementen angeordnet und eingespannt werden können.
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Ein Reibelement ist axial zwischen dem Trägerelement und einer Tilgermasse und ein anderes Reibelement ist axial zwischen der anderen Tilgermasse und der Scheibe angeordnet.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn weiterhin ein Führungselement vorgesehen ist, welches die Tilgermassen aufnimmt und welches auch die Kraftspeicher aufnimmt, wobei das Führungselement ein sich in radialer Richtung nach außen erstreckendes Ringelement aufweist, welches zwischen die Tilgermassen ragt. Dadurch wird durch ein Element, welches auch mehrteilig ausgebildet sein kann, eine einfache Anordnung und Montage erreicht.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert:
- Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kupplungsscheibe mit einer Tilgereinrichtung in Seitenansicht,
- 2 einen Schnitt durch die Kupplungsscheibe nach 1 entlang der Linie A-A,
- 3 einen Schnitt durch die Kupplungsscheibe nach 1 entlang der Linie B-B,
- 4 einen Schnitt durch einen Frequenztilger der Kupplungsscheibe nach 1 entlang der Linie C-C,
- 5 eine schematische Darstellung einer nicht erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe mit einer Tilgereinrichtung in Seitenansicht,
- 6 einen Schnitt durch die Kupplungsscheibe nach 5 entlang der Linie A-A,
- 7 einen Schnitt durch die Kupplungsscheibe nach 5 entlang der Linie B-B, und
- 8 einen Schnitt durch einen Frequenztilger der Kupplungsscheibe nach 5 entlang der Linie C-C.
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Die 1 bis 4 zeigen eine Kupplungsscheibe 1 in verschiedenen Darstellungen bzw. Ausschnitten. Die Kupplungsscheibe 1 ist mit einer Nabe 2, die radial innen in Bezug auf Drehachse 3 der Kupplungsscheibe eine Hülse 4 mit einer Innenverzahnung 5 zur Aufnahme einer Getriebeeingangswelle aufweist, ausgebildet. Die Nabe 2 weist weiterhin ausgehend von der Hülse 4 ein sich radial nach außen erstreckendes Scheibenelement 6 auf, das mit der Hülse 4 einteilig verbunden ist. Radial außen sind die Reibbeläge 7 der Kupplungsscheibe 1 über ein Federelement 8 mit dem Scheibenelement 6 verbunden. Dabei ist das Federelement, insbesondere als Belagfederelement zwischen den beiden Reibbelägen 7 angeordnet und es ist radial innen an seinem Fuß 9 mittels des Nietelements 10 mit dem Scheibenelement 6 verbunden. Das Scheibenelement 6 dient im Nachfolgenden als Trägerelement für die Frequenztilger, wobei auch alternative Trägerelemente vorgesehen sein können, beispielsweise von einem Zweimassenschwungrad oder ähnlichem.
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Die Kupplungsscheibe 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als starre Kupplungsscheibe ohne Federdämpfungseinrichtung im Kraftfluss zwischen den Reibbelägen und der Hülse 4 der Nabe 2 ausgebildet. Alternativ kann die Kupplungsscheibe auch mit einer solchen Federdämpfungseinrichtung ausgebildet sein, was jedoch nicht gesondert dargestellt ist. Die im Folgenden dargestellten Ausführungsbeispiele enthalten, ohne eine Beschränkung des Schutzumfangs dadurch zu begründen, keine Federdämpfungseinrichtung. Diese könnte jedoch alternativ zusätzlich auch vorgesehen sein.
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Die Tilgereinrichtung 11, wie insbesondere der Mehrfachtilger, zur Tilgung von Drehschwingungen in mehr als nur einem Frequenzbereich zur Tilgung von Drehschwingungen mehrerer kritischer Frequenzbereiche, wird mit der Kupplungsscheibe 1 verbunden und mit dieser durch eine geeignete Verbindung befestigt. Dies kann beispielsweise durch eine formschlüssige Verbindung erfolgen.
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Die 1 bis 4 zeigen dabei ein Ausführungsbeispiel einer Tilgereinrichtung 11, welche so ausgebildet ist, dass sie aus mehreren unabhängig voneinander arbeitenden Frequenztilgern 12 und 13 besteht, die in axialer Richtung nebeneinander auf die Kupplungsscheibe 1 montiert sind und gemeinsam durch eine geeignete Verbindung auf der Kupplungsscheibe 1 befestigt sind. Gemäß 2 oder 3 sind die beiden Frequenztilger 12, 13 auf einer Seite des Scheibenelements 6 benachbart zueinander angeordnet.
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Die 5 bis 8 zeigen eine nicht erfindungsgemäße Tilgereinrichtung 11, welche so ausgebildet ist, dass sie ebenso aus mehreren unabhängig voneinander arbeitenden Frequenztilgern 14 und 15 besteht, die in axialer Richtung nebeneinander auf die Kupplungsscheibe 1 montiert sind und gemeinsam durch eine geeignete Verbindung auf der Kupplungsscheibe 1 befestigt sind. Gemäß 6 oder 7 sind die beiden Frequenztilger 14, 15 auf gegenüberliegenden Seiten des Scheibenelements 6 angeordnet.
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Die in diesen beiden Ausführungsbeispielen vorgesehenen zwei voneinander unabhängig arbeitenden Frequenztilger 12 und 13 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bzw. die beiden Frequenztilger 14, 15 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind in Abhängigkeit des jeweils von jedem einzelnen Frequenztilger 12, 13, 14, 15 zu betilgenden Frequenzbereiches bzgl. Torsions- und Reibungscharakteristik mit verdrehwinkelabhängig gestalteter Reibung separat auszulegen.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass die unabhängig voneinander arbeitenden Frequenztilger 12 und 13 der Tilgereinrichtung 11 über ein ein- bzw. mehrteilig ausgeführtes Führungselement 16 auf der Kupplungsscheibe 1 gelagert sind. Das Führungselement 16 ist dazu als hülsenförmiges Element mit einem in radialer Richtung nach außen vorstehenden Steg 17 ausgebildet, beiderseits welchem die Tilgermassen 19, 20 angeordnet sind. Weiterhin weist das Führungselement eine nach radial innen vorstehenden Rand 18 auf, welcher zur Beaufschlagung mit einer Feder 21 dient.
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In diesem Führungselement 16 befinden sich die unabhängig voneinander wirkenden Kraftspeicher 22 und 23 sowie die Tilgermassen 19, 20. Außerdem sind die Reibelemente 24 und 25 als Reibringe in die Tilgereinrichtung 11 integriert. Die Reibringe 24, 25 sind dabei auf gegenüberliegenden Seiten der Tilgermassen 19, 20 angeordnet.
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Die Erzeugung der verdrehwinkelabhängig gestalteten Reibung erfolgt je Frequenztilger über einen keilförmigen Kontakt 26 zwischen der jeweiligen Tilgermasse 19, 20 und dem zugeordneten Reibelement 24, 25, die beispielsweise als Reibring ausgebildet sein können. Die Reibstellen 27 und 28 des Frequenztilgers 12 befinden sich im Kontaktbereich zwischen Scheibenelement 6 der Nabe 2 und dem Reibelement 24 sowie zwischen der Tilgermasse 19 und dem Führungselement 16. Die Reibung findet somit zwischen dem Scheibenelement 6 und dem Reibelement 24 bzw. zwischen der Tilgermasse 19 und dem Führungselement 16 statt.
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Für den Frequenztilger 13 befinden sich die Reibstellen 29, 30 im Kontaktbereich zwischen Tilgermasse 20 und dem Führungselement 16 sowie zwischen dem Reibelement 25 und der Scheibe 31, die radial innen mit der Hülse 4 der Nabe 2 verbunden ist.
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Zwischen der jeweiligen Tilgermasse 19, 20 und dem Führungselement 16 ist eine Feder-Dämpfer-Einrichtung mit den Federn 22, 23 und dem jeweiligen Reibring 24, 25 wirksam. Die Federn 22, 23 sind jeweils in den Ausnehmungen der jeweiligen Tilgermasse 19, 20 angeordnet. Dasjeweilige als Reibring ausgebildete Reibelement 24, 25 weist Anlageabschnitte 32, 33 für die Federn 22, 23 auf. Die Federn 22, 23 stützen sich in Umfangsrichtung der Kupplungsscheibe 1 an den Anlageabschnitten 32, 33 ab. Das Reibelement24 weist eineerste Reibstelle 27 als Reinflächenabschnitt auf. Die Reibstelle 27 ist zu dem Scheibenelement 6 hin gerichtet. Die Reibstelle 27 bildet mit dem Scheibenelement 6 eine Reibpaarung.
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Zwischen der Tilgermasse 19 und dem Reibring 24 ist eine Rampeneinrichtung mit ersten Rampen 35 und zweiten Rampen 34 angeordnet. Die ersten Rampen 35 sind an dem Reibelement 24 angeordnet. Die zweiten Rampen 34 sind an der Tilgermasse 19 angeordnet. Die ersten Rampen 35 und die zweiten Rampen 34 weisen jeweils aneinander anliegende Rampenflächen auf. Das Reibelement 24 und die Tilgermasse 19 sind um ihre Drehachse relativ zueinander begrenzt verdrehbar. Bei einer Verdrehung des Reibelements 24 und der Tilgermasse 19 relativ zueinander ergibt sich aufgrund der Rampeneinrichtung eine Verlagerung des Reibelements 24 in Erstreckungsrichtung der Drehachse, also in axialer Richtung, und eine Wandlung der Kraftwirkung in Umfangsrichtung in eine zusätzliche Kraftwirkung in axialer Richtung. Die Rampenflächen der ersten Rampen 35 und der zweiten Rampen 34 weisen gegenüber einer zur Drehachse senkrechten Ebene jeweils einen Rampenwinkel α auf. Der Rampenwinkel α ist derart gewählt, dass es bei einer Verdrehung des Reibelements 24 und der Tilgermasse 19 relativ zueinander unter Berücksichtigung der jeweiligen Reibwerte weder zu einer Hemmung im Kontakt der Rampen 34, 35 noch zu einer Hemmung einer Bewegung der Tilgermasse 19 an den Reibflächen unter einer Kraft der Federn 22 kommt. Entsprechendes gilt für die Tilgermasse 20 und das Reibelement 25.
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Die Wirkung wird auch in der
DE 10 2012 223 751 A1 näher beschrieben, deren Inhalt hiermit ausdrücklich zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Beschreibung gehört.
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Das ein- oder mehrteilig ausgeführte Führungselement 16 bildet gleichzeitig die Reibkontakte einer Rutschkupplung des Mehrfachtilgers 11 gegenüber der Kupplungsscheibe 1, deren Rutschmoment von der Kraft der Tellerfeder 21 bestimmt wird und die Bauteile des Mehrfachtilgers 11 für Überlast schützt. Ist die eingeleitete Kraft kleiner als die aufgrund der Tellerfeder bewirkten Haftreibung, so stützt sich das Führungselement 16 an dem Scheibenelement 6 in axialer Richtung ab und es erfolgt keine Relativverdrehung zwischen Führungselement 16 und Scheibenelement 6. Dazu stützt sich die Tellerfeder 21 in axialer Richtung an dem Führungselement radial außen ab, während die Tellerfeder 21 radial innen an der Scheibe 31 abgestützt ist. Zur Verdrehsicherung greifen Zungen der Tellerfeder 21 auch in Öffnungen der Scheibe 31 ein.
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Die Kupplungsscheibe 1 der 5 bis 8 ist derart ausgestaltet, dass die unabhängig voneinander arbeitenden Frequenztilger 14, 15 jeweils über ein separates Führungselement 40, 41 auf der Kupplungsscheibe 1 gelagert sind. Dabei sind die Führungselemente 40, 41 auf gegenüberliegenden Seiten des Scheibenelements 6 angeordnet.
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In den Führungselementen 40, 41 sind unabhängig voneinander wirkendeKraftspeicher 42, 43 sowie die Tilgermassen 44, 45 angeordnet. Außerdem sind die Reibelemente 46, 47 in den jeweiligen Frequenztilger 14, 15 integriert. Dabei liegen die beiden Reibelemente 46, 47 jeweils zwischen den Tilgermassen 44, 45 und dem Scheibenelement 6 und liegen an dem Scheibenelement 6 an. Die Reibelemente 46, 47 können beispielsweise jeweils als Reibring ausgebildet sein.
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Die verdrehwinkelabhängig gestaltete Reibung erfolgt, wie oben bereits erwähnt, je Frequenztilger in Analogie zum Wirkmechanismus gemäß der
DE 10 2012 223 751 A1 , deren Inhalt auch diesbezüglich voll inhaltlich zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Beschreibung gehört.
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Die Ansteuerung der Reibung erfolgt über einen keilförmigen Kontakt 26 zwischen Tilgermasse 44 und dem Reibelement 46 bzw. zwischen der Tilgermasse 45 und dem Reibelement 47. Die Reibstellen 48, 49 des Frequenztilgers 14 befinden sich im Kontaktbereich zwischen Scheibenelement 6 und dem Reibelement 46 sowie zwischen der Tilgermasse 45 und dem Führungselement 40. Für den Frequenztilger 15 befinden sich die Reibstellen 50, 51 im Kontaktbereich zwischen der Tilgermasse 45 und dem Führungselement 41 sowie zwischen dem Reibelement 47 und dem Scheibenelement 6 der Nabe 2.
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Die Führungselemente 40, 41 bilden gleichzeitig die Reibkontakte unabhängig voneinander arbeitender Rutschkupplungen je Frequenztilger 14 und 15 gegenüber der Kupplungsscheibe 1, deren Rutschmomente von der Kraft der Tellerfedern 52, 53 bestimmt wird und die Bauteile der Frequenztilger 14 und 15 vor Überlast schützen.
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In der dargestellten Ausführung werden die Frequenztilger 14, 15in axialer Richtung mittels der Scheiben 54, 55 oder anderer geeigneter Verbindungselemente auf der Kupplungsscheibe befestigt. In der 6 bzw. 7 ist zu erkennen, dass sich die Tellerfedern 52, 53 radial innen an den Scheiben 54, 55 abstützen und deren Zungen auch in Öffnungen der Scheiben 54, 55 eingreifen. Die Tellerfedern 52, 53 stützen sich radial außen an radialen Fortsätzen der Führungselemente 40, 41 axial ab und beaufschlagen diese in axialer Richtung.
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Die 1 bis 8 zeigen Ausführungsbeispiele, bei welchen jeweils zwei unabhängig voneinander arbeitende Frequenztilger vorgesehen sind, die an einer Kupplungsscheibe 1 befestigt sind. Alternativ dazu können auch mehr als zwei solcher Frequenztilger vorgesehen sein.
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In Abwandlung der gezeigten Ausführungsbeispiele ist die Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrfachtilgers auch dadurch möglich, dass die Ausführung des Wirkmechanismus zur Darstellung der verdrehwinkelabhängig gestalteten Reibung sowohl nach der bereits oben erwähnten
DE 10 2012 223 751 A1 mit einer in Reihe zum Kraftspeicher geschalteten Reibeinrichtung alternativ auch nach der
DE 10 2010 049 929 A1 mit parallel zum Kraftspeicher geschalteter Reibeinrichtung möglich ist. Der Inhalt der genannten Druckschriften gehört diesbezüglich ebenfalls voll inhaltlich zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Beschreibung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsscheibe
- 2
- Nabe
- 3
- Drehachse
- 4
- Hülse
- 5
- Innenverzahnung
- 6
- Scheibenelement, Trägerelement
- 7
- Reibbelag
- 8
- Federelement
- 9
- Fuß
- 10
- Nietelement
- 11
- Tilgereinrichtung
- 12
- Frequenztilger
- 13
- Frequenztilger
- 14
- Frequenztilger
- 15
- Frequenztilger
- 16
- Führungselement
- 17
- Steg
- 18
- Rand
- 19
- Tilgermasse
- 20
- Tilgermasse
- 21
- Feder
- 22
- Kraftspeicher
- 23
- Kraftspeicher
- 24
- Reibelement, Reibring
- 25
- Reibelement, Reibring
- 26
- Kontakt
- 27
- Reibstelle
- 28
- Reibstelle
- 29
- Reibstelle
- 30
- Reibstelle
- 31
- Scheibe
- 32
- Anlageabschnitt
- 33
- Anlageabschnitt
- 34
- Rampe
- 35
- Rampe
- 40
- Führungselement
- 41
- Führungselement
- 42
- Kraftspeicher
- 43
- Kraftspeicher
- 44
- Tilgermasse
- 45
- Tilgermasse
- 46
- Reibelement, Reibring
- 47
- Reibelement, Reibring
- 48
- Reibstelle
- 49
- Reibstelle
- 50
- Reibstelle
- 51
- Reibstelle
- 52
- Tellerfeder
- 53
- Tellerfeder
- 54
- Scheibe
- 55
- Scheibe
