DE102014221639A1 - Absorber vibration damper and powertrain - Google Patents
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Abstract
Ein Tilgerschwingungsdämpfer (100) gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Dämpfen einer ersten Drehungleichförmigkeit und einer zweiten Drehungleichförmigkeit unterschiedlicher Ordnungen einer Drehbewegung weist einen Koppelbolzen (130) und eine Tilgermasse (120) auf, die eine erste Laufbahn (250) und eine zweite Laufbahn (260) für den Koppelbolzen (130) umfasst. Die erste und die zweite Laufbahn (250, 260) sind ausgebildet, um die Tilgermasse (120) so zu führen, dass die Tilgermasse (120) eine Schwingung auszuführen vermag, um die erste und die zweite Drehungleichförmigkeit zu dämpfen, wobei der Koppelbolzen (130) ausgebildet ist, um in Abhängigkeit von einem Auslenkungswinkel aus einer Referenzlage an der ersten (250) und/oder der zweiten Laufbahn (260) abzurollen, und wobei die erste Laufbahn (250) zur Dämpfung der ersten Drehungleichförmigkeit ausgebildet ist. Die zweite Laufbahn (260) ist zur Dämpfung der zweiten Drehungleichförmigkeit ausgebildet, wobei die erste und die zweite Laufbahn (250, 260) so ausgebildet sind, dass der Koppelbolzen (130) in einem vorbestimmten ersten Winkelbereich (320) bezogen auf die Referenzlage des Koppelbolzens (130) nur an der ersten Laufbahn (250) abrollt.A damper vibration damper (100) according to an embodiment for damping a first rotational nonuniformity and a second rotational irregularity of different orders of rotational movement comprises a coupling pin (130) and an absorber mass (120) having a first track (250) and a second track (260) comprises the coupling pin (130). The first and second tracks (250, 260) are configured to guide the absorber mass (120) such that the absorber mass (120) is capable of vibrating to dampen the first and second rotational nonuniformities, the coupling pin (130 ) is configured to roll off a reference position on the first (250) and / or second track (260) in response to a deflection angle, and wherein the first track (250) is configured to damp the first rotational nonuniformity. The second raceway (260) is designed to damp the second rotational irregularity, wherein the first and the second raceway (250, 260) are formed so that the coupling pin (130) in a predetermined first angular range (320) relative to the reference position of the coupling pin (130) rolls only on the first track (250).
Description
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Tilgerschwingungsdämpfer und einen Antriebsstrang, wie sie beispielsweise im Rahmen von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen können. Embodiments relate to a Tilgerschwingungsdämpfer and a drive train, as they can be used for example in the context of motor vehicles.
In vielen Bereichen des Maschinen-, Anlagen- und Fahrzeugbaus werden Drehbewegungen zur Übertragung mechanischer Energie verwendet. Ein Beispiel stellt hier im Fahrzeug- und Kraftfahrzeugbau die Übertragung der von einem Antriebsmotor erzeugten Drehbewegungen über einen Antriebsstrang zu den angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs dar. Als Antriebsmotor kommen hier häufig Hubkolbenverbrennungsmotoren zum Einsatz, die aufgrund ihrer Bauart und ihres Arbeitsprinzips bei der Erzeugung der Drehbewegungen ebenso Drehungleichförmigkeiten erzeugen. Diese auch als Drehschwingungen bezeichneten Drehungleichförmigkeiten können beispielsweise aufgrund der explosionsartigen Kraftentfaltung während des Arbeitstaktes in einzelnen Zylindern des Hubkolbenmotors hervorgerufen werden. Typische im Kraftfahrzeugbereich eingesetzte Hubkolbenverbrennungsmotoren stellen so Ottomotoren und Dieselmotoren dar, die je nach Anwendungsfall nach dem Zweitaktprinzip oder auch nach dem Viertaktprinzip arbeiten können. In many areas of mechanical, plant and vehicle engineering, rotary motion is used to transmit mechanical energy. An example here in vehicle and motor vehicle construction is the transmission of rotational movements generated by a drive motor via a drive train to the driven wheels of the motor vehicle. Reciprocating internal combustion engines are frequently used as the drive motor, which, due to their design and their operating principle, generate rotational movements as well Generate rotational irregularities. These rotational irregularities, also referred to as torsional vibrations, can be caused for example in individual cylinders of the reciprocating engine due to the explosive development of force during the power stroke. Typical used in the automotive field reciprocating internal combustion engines are so gasoline engines and diesel engines, which can work depending on the application after the two-stroke principle or even after the four-stroke principle.
Gerade diese Drehungleichförmigkeiten können sich hinsichtlich des Fahrkomforts wie auch hinsichtlich mechanischer Belastungen unerwünscht auswirken. So können beispielsweise Drehungleichförmigkeiten zu Vibrationen und anderen Geräuschen führen, die die Passagiere eines Kraftfahrzeugs als störend empfinden können. Ebenso können jedoch auch Vibrationen in den Antriebsstrang oder andere Komponenten des Kraftfahrzeugs eingebracht werden, die gegebenenfalls die Lebensdauer einzelner Komponenten nachteilig beeinflussen können. Zu diesem Zweck werden unterschiedliche Maßnahmen zur Dämpfung entsprechender Drehungleichförmigkeiten verwendet, zu denen beispielsweise Tilgerschwingungsdämpfer zählen. It is precisely these rotational irregularities that can have an undesirable effect in terms of ride comfort as well as with regard to mechanical loads. Thus, for example, rotational irregularities can lead to vibrations and other noises that the passengers of a motor vehicle may find disturbing. Likewise, however, vibrations may also be introduced into the drive train or other components of the motor vehicle which, if appropriate, may adversely affect the service life of individual components. For this purpose, different measures are used to dampen corresponding rotational irregularities, which include, for example, Tilgerschwingungsdämpfer.
Hinzu kommt, dass aufgrund sich verschärfender ökologischer, jedoch auch ökonomischer Randbedingungen die Tendenz besteht, den Kraftstoffverbrauch eines Kraftfahrzeugs zu senken. Hierzu werden unterschiedliche Konzepte eingesetzt, zu denen beispielsweise eine Verringerung der Drehzahlen (Downspeeding), das Aufladen der Motoren beispielsweise mithilfe von Turboladern jedoch auch eine Verringerung des Hubraums (Downsizing) zählt. In addition, due to increasing environmental, but also economic constraints, there is a tendency to reduce the fuel consumption of a motor vehicle. For this purpose, different concepts are used, which includes, for example, a reduction in the speeds (downspeeding), the charging of the engines, for example with the help of turbochargers, but also a reduction in displacement (downsizing).
Um dennoch auch Fahrzeuge mit größerem Hubraum und einer höheren Anzahl von Zylindern anbieten zu können, werden daher beispielsweise Techniken eingesetzt, bei denen einzelne oder auch mehrere Zylinder eines entsprechendes Hubkolbenverbrennungsmotors während des Betriebs deaktiviert oder abgeschaltet werden. Durch diese auch als Zylinderabschaltung bezeichnete Technik verändert sich somit die Charakteristik des Motors und damit auch der Drehungleichförmigkeiten je nachdem, in welchem Betriebszustand der Hubkolbenverbrennungsmotor gerade arbeitet. In order nevertheless to be able to offer vehicles with a larger displacement and a higher number of cylinders, therefore, for example, techniques are used in which individual or even several cylinders of a corresponding reciprocating internal combustion engine are deactivated or switched off during operation. As a result of this technique, which is also referred to as cylinder deactivation, the characteristic of the engine and thus also the rotational irregularities changes depending on the operating state of the reciprocating internal combustion engine.
Dies verschärft jedoch die an ein System zur Reduzierung der Drehungleichförmigkeiten gestellte Aufgabe, da durch die unterschiedlichen Betriebszustände des Hubkolbenverbrennungsmotors auch erhebliche Änderungen hinsichtlich der Drehungleichförmigkeiten auftreten können. Diese können sich beispielsweise hinsichtlich der auftretenden Ordnungen signifikant verändern. However, this aggravates the task imposed on a system for reducing the rotational nonuniformity, since considerable changes in rotational nonuniformities can also occur due to the different operating states of the reciprocating internal combustion engine. These can change significantly, for example, with regard to the orders that occur.
Aufgrund des Arbeitsprinzips von Tilgerschwingungsdämpfern können diese gegebenenfalls besonders unter entsprechenden Veränderungen des Betriebszustands und damit der Veränderung der Drehungleichförmigkeiten hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und Effektivität leiden. Es besteht daher das Bestreben, die Leistungsfähigkeit eines Tilgerschwingungsdämpfers zu verbessern, der auch bei unterschiedlichen Betriebszuständen und entsprechenden Drehungleichförmigkeiten unterschiedlicher Ordnungen einsetzbar ist. Due to the working principle of Tilgerschwingungsdämpfern these may possibly suffer from corresponding changes in the operating condition and thus the change in rotational irregularities in terms of their performance and effectiveness. There is therefore an attempt to improve the performance of a Tilgerschwingungsdämpfers that can be used even with different operating conditions and corresponding rotational irregularities of different orders.
Andererseits besteht jedoch auch schon aus ökonomischen und aus ökologischen Gründen das Bestreben, dies mit konstruktiv möglichst einfachen Mitteln zu erzielen, die beispielsweise den benötigten Bauraum, das Gewicht eines entsprechenden Tilgerschwingungsdämpfers und andere entsprechende Parameter möglichst wenig, wenn überhaupt negativ beeinflussen. On the other hand, however, even for economic and ecological reasons, the endeavor to achieve this with structurally simple means that affect, for example, the required space, the weight of a corresponding Tilgerschwingungsdämpfers and other relevant parameters as little as possible, if any negative.
Es besteht daher ein Bedarf daran, mit möglichst konstruktiv einfachen Mitteln eine Leistungsfähigkeit eines Tilgerschwingungsdämpfers auch bei unterschiedlichen Betriebszuständen zu verbessern, die beispielsweise mit Drehungleichförmigkeiten unterschiedlicher Ordnungen einhergehen können. There is therefore a need to improve with a structurally simple means as possible a performance of a Tilgerschwingungsdämpfers even under different operating conditions, which may for example be accompanied by rotational irregularities of different orders.
Diesem Bedarf trägt ein Tilgerschwingungsdämpfer oder ein Antriebsstrang gemäß einem der unabhängigen Patentansprüche Rechnung. This need is taken into account by a damper vibration damper or a drive train according to one of the independent claims.
Ein Tilgerschwingungsdämpfer zum Dämpfen einer ersten Drehungleichförmigkeit und einer zweiten Drehungleichförmigkeit unterschiedlicher Ordnungen einer Drehbewegung, wie er beispielsweise für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann, weist einen Koppelbolzen und eine Tilgermasse auf. Die Tilgermasse umfasst eine erste Laufbahn und eine zweite Laufbahn für den Koppelbolzen, wobei die erste und die zweite Laufbahn ausgebildet sind, um die Tilgermasse so zu führen, dass die Tilgermasse eine Schwingung auszuführen vermag, um die erste und die zweite Drehungleichförmigkeit zu dämpfen. Der Koppelbolzen ist hierbei ausgebildet, um in Abhängigkeit von einem Auslenkungswinkel aus einer Referenzlage an der ersten und/oder der zweiten Laufbahn abzurollen, wobei die erste Laufbahn zur Dämpfung der ersten Drehungleichförmigkeit ausgebildet ist, wobei die zweite Laufbahn zur Dämpfung der zweiten Drehungleichförmigkeit ausgebildet, und wobei die erste und die zweite Laufbahn so ausgebildet sind, dass der Koppelbolzen in einem vorbestimmten ersten Winkelbereich bezogen auf die Referenzlage des Koppelbolzens nur an der ersten Laufbahn abrollt. A Tilgerschwingungsdämpfer for damping a first rotational nonuniformity and a second rotational irregularity of different orders of a rotary motion, such as can be used for a drive train of a motor vehicle, for example, has a coupling pin and a damping mass. The absorber mass comprises a first raceway and a second raceway for the coupling bolt, wherein the first and the second raceway are formed to guide the absorber mass so that the absorber mass a vibration to attenuate the first and second rotational nonuniformity. The coupling bolt is in this case designed to unwind in dependence on a deflection angle from a reference position on the first and / or the second track, wherein the first track for damping the first rotational nonuniformity is formed, wherein the second track for damping the second rotational nonuniformity formed, and wherein the first and the second track are formed so that the coupling pin rolls in a predetermined first angular range based on the reference position of the coupling pin only on the first track.
Dadurch dass der Koppelbolzen in dem ersten Winkelbereich bezogen auf die Referenzlage des Koppelbolzens nur an der ersten Laufbahn abrollt und die erste Laufbahn gerade zur Dämpfung der ersten Drehungleichförmigkeit ausgebildet ist, kann es möglich sein, in Abhängigkeit der Winkellage des Koppelbolzens Drehungleichförmigkeiten unterschiedlicher Ordnungen und damit gegebenenfalls unterschiedliche Betriebszustände eines die Drehungleichförmigkeiten in den Tilgerschwingungsdämpfer einkoppelnden Komponente zu dämpfen und somit die Leistungsfähigkeit des Tilgerschwingungsdämpfers zu verbessern. So kann der gleiche Koppelbolzen sowohl an der ersten Laufbahn und/oder an der zweiten Laufbahn der gleichen Tilgermasse abrollen. The fact that the coupling pin rolls in the first angular range based on the reference position of the coupling pin only on the first track and the first track is just designed to damp the first rotational nonuniformity, it may be possible depending on the angular position of the coupling pin rotational irregularities of different orders and thus possibly to dampen different operating conditions of a rotational irregularities einkoppelnden in the Tilgerschwingungsdämpfer component, and thus to improve the performance of the Tilgerschwingungsdämpfers. Thus, the same coupling bolt can roll both on the first track and / or on the second track of the same absorber mass.
Bei der Referenzlage des Koppelbolzens kann es sich beispielsweise um die Lage des betreffenden Koppelbolzens handeln, den dieser in einem quasi stationären Zustand während einer Drehbewegung hinreichend hoher Drehzahl einnimmt, wobei der Drehbewegung jedoch gerade keine Drehungleichförmigkeiten überlagert sind. Die Referenzlage kann also beispielsweise dadurch definiert sein, dass der betreffende Koppelbolzen sie während der Drehbewegung, jedoch bei verschwindenden Drehungleichförmigkeiten einnimmt. Je nach Ausrichtung des Tilgerschwingungsdämpfers zu dem Schwerefeld der Erde kann es hierbei gegebenenfalls ratsam sein, die Drehbewegung mit einer hinreichend hohen Drehzahl bereitzustellen, sodass die auf die Tilgermasse und den Koppelbolzen einwirkende effektive Kraft durch die auf diese Komponenten wirkende Fliehkraft dominiert wird, sodass die Überlagerungen des Schwerefeldes der Erde oder anderer entsprechender Kräfte vernachlässigt werden kann. The reference position of the coupling bolt may be, for example, the position of the relevant coupling bolt, which it occupies in a quasi-stationary state during a rotational movement of sufficiently high rotational speed, but the rotational movement is not superimposed on rotational nonuniformities. The reference position can thus be defined, for example, by the fact that the coupling pin in question takes it during the rotational movement, but with vanishing rotational irregularities. Depending on the alignment of the Tilgerschwingungsdämpfers to the gravitational field of the earth, it may be advisable here to provide the rotational movement at a sufficiently high speed, so that the force acting on the absorber mass and the coupling pin effective force is dominated by the centrifugal force acting on these components, so that the overlays of the gravitational field of the earth or other corresponding forces can be neglected.
Optional kann bei einem Tilgerschwingungsdämpfer gemäß einem Ausführungsbeispiel die zweite Laufbahn ausgebildet sein, um in dem ersten Winkelbereich von dem Koppelbolzen beabstandet zu sein. Anders ausgedrückt kann es hierdurch möglich sein, dass in dem ersten Winkelbereich die zweite Laufbahn also keinen Einfluss auf die Dynamik der Tilgermasse nehmen kann. So kann es möglich sein, in dem ersten Winkelbereich tatsächlich den Tilgerschwingungsdämpfer im Wesentlichen zur Dämpfung der ersten Drehungleichförmigkeit und ihrer entsprechenden Ordnung heranzuziehen. Hierdurch kann es möglich sein, die Leistungsfähigkeit des Tilgerschwingungsdämpfers zu verbessern Optionally, in a Tilgerschwingungsdämpfer according to an embodiment, the second raceway may be formed to be spaced in the first angular range of the coupling pin. In other words, it may be possible in this way that in the first angular range the second raceway can thus have no influence on the dynamics of the absorber mass. Thus, it may be possible, in the first angular range, to actually use the Tilgerschwingungsdämpfer substantially for damping the first rotational nonuniformity and their corresponding order. This may make it possible to improve the performance of the Tilgerschwingungsdämpfers
Ergänzend oder alternativ können bei einem Tilgerschwingungsdämpfer die erste und die zweite Laufbahn ferner so ausgebildet sein, dass der Koppelbolzen in einem vorbestimmten zweiten Winkelbereich bezogen auf die Referenzlage des Koppelbolzens nur an der zweiten Laufbahn abrollt, wobei der erste Winkelbereich und der zweite Winkelbereich überlappungsfrei sind. Hierdurch kann es möglich sein, in dem zweiten Winkelbereich den Tilgerschwingungsdämpfer im Wesentlichen zur Dämpfung der zweiten Drehungleichförmigkeit mit seiner entsprechenden Ordnung heranzuziehen. Der erste Winkelbereich und der zweite Winkelbereich können hierbei im Wesentlichen aneinander angrenzen. So kann zwischen dem ersten und dem zweiten Winkelbereich beispielsweise lediglich ein Übergangwinkelbereich angeordnet sein, der einen wesentlich kleineren Winkelbereich bezogen auf den ersten Winkelbereich und den zweiten Winkelbereich umfasst. Der Übergangwinkelbereich kann so beispielsweise höchstens ein Viertel oder ein Achtel des ersten oder des zweiten Winkelbereichs umfassen, je nachdem, ob der erste Winkelbereich der kleinere oder der zweite Winkelbereich der kleinere ist. Die Winkelbereiche können hierbei beispielsweise auch mehrere disjunkte Winkelbereiche umfassen. Hierdurch kann es möglich sein, dass der erste und der zweite Winkelbereich abgesehen von einem oder mehreren Übergangwinkelbereichen im Wesentlichen den vollständigen Schwingwinkelbereich der Tilgermasse bzw. des entsprechenden Koppelbolzens umfasst. Additionally or alternatively, in a Tilgerschwingungsdämpfer the first and the second track further be formed so that the coupling pin rolls in a predetermined second angular range with respect to the reference position of the coupling pin only on the second track, wherein the first angular range and the second angular range are overlapping. As a result, it may be possible to use the absorber vibration damper in the second angular range essentially for damping the second rotational irregularity with its corresponding order. The first angle range and the second angle range can in this case essentially adjoin one another. Thus, for example, only a transition angle range can be arranged between the first and the second angle range, which comprises a substantially smaller angular range with respect to the first angle range and the second angle range. The transition angle range may thus comprise, for example, at most a quarter or one eighth of the first or the second angle range, depending on whether the first angular range is the smaller or the second angular range is the smaller one. The angle ranges may include, for example, a plurality of disjoint angle ranges. As a result, it may be possible for the first and the second angle range, apart from one or more transition angle ranges, to comprise essentially the complete swing angle range of the absorber mass or of the corresponding coupling bolt.
Optional kann bei einem solchen Tilgerschwingungsdämpfer die erste Laufbahn ausgebildet sein, um in dem zweiten Winkelbereich von dem Koppelbolzen beabstandet zu sein. Hierdurch kann es also möglich sein, eine Beeinflussung der Dämpfungseigenschaften des Tilgerschwingungsdämpfers auch in dem zweiten Winkelbereich reduziert werden. So kann der zweite Winkelbereich im Wesentlichen zur Dämpfung der zweiten Drehungleichförmigkeit der entsprechenden Ordnung herangezogen werden, ohne dass durch die erste Laufbahn eine Beeinflussung stattfindet. Hierdurch kann es also möglich sein, die Leistungsfähigkeit des Tilgerschwingungsdämpfers als Ganzes zu verbessern. Optionally, in such a Tilgerschwingungsdämpfer the first raceway may be formed to be spaced in the second angle range of the coupling pin. As a result, it may thus be possible to reduce an influence on the damping properties of the absorber vibration damper even in the second angular range. Thus, the second angle range can essentially be used for damping the second rotational irregularity of the corresponding order without influencing the first career. Thus, it may be possible to improve the performance of the Tilgerschwingungsdämpfers as a whole.
Ergänzend oder alternativ kann bei einem Tilgerschwingungsdämpfer die erste Laufbahn einen ersten Laufbahnabschnitt und einen zweiten Laufbahnabschnitt aufweisen, wobei der erste Winkelbereich den ersten Laufbahnabschnitt der ersten Laufbahn umfasst und der zweite Winkelbereich den zweiten Laufbahnabschnitt der ersten Laufbahn vollständig umfasst. Die zweite Laufbahn kann einen ersten Laufbahnabschnitt und einen zweiten Laufbahnabschnitt aufweisen, wobei der zweite Winkelbereich den zweiten Laufbahnabschnitt der zweiten Laufbahn umfasst und der erste Winkelbereich den ersten Laufbahnabschnitt der zweiten Laufbahn vollständig umfasst. Ein Abstand des ersten Laufbahnabschnitts der ersten Laufbahn von einer Rotationsachse des Koppelbolzens, um die der Koppelbolzen abrollt, kann hierbei kleiner als der Abstand des zweiten Laufbahnabschnitts der ersten Laufbahn von der Rotationsachse des Koppelbolzens sein. Der Abstand des zweiten Laufbahnabschnitts der zweiten Laufbahn von der Rotationsachse des Koppelbolzens kann kleiner als der Abstand des ersten Laufbahnabschnitts der zweiten Laufbahn von der Rotationsachse des Koppelbolzens sein. Hierdurch kann es möglich sein, mit konstruktiv einfachen Mitteln einen Tilgerschwingungsdämpfer umzusetzen. Additionally or alternatively, in a Tilgerschwingungsdämpfer the first raceway having a first raceway portion and a second raceway portion, wherein the first angular range comprises the first raceway portion of the first raceway and the second angle range of the second raceway portion of the first raceway completely includes. The second raceway may include a first raceway portion and a second raceway portion, the second angle range comprising the second raceway portion of the second raceway, and the first angle range completely encompassing the first raceway portion of the second raceway. A distance of the first raceway section of the first raceway from a rotation axis of the coupling bolt about which the coupling bolt rolls, may be smaller than the distance of the second raceway section of the first raceway from the axis of rotation of the coupling bolt. The distance of the second raceway section of the second raceway from the axis of rotation of the coupling bolt may be smaller than the distance of the first raceway section of the second raceway from the axis of rotation of the coupling bolt. This makes it possible to implement a Tilgerschwingungsdämpfer with structurally simple means.
Ergänzend oder alternativ können bei einem Tilgerschwingungsdämpfer die erste Laufbahn und die zweite Laufbahn voneinander entlang einer axialen Richtung beabstandet sein. Hierdurch kann es möglich sein, die erste und die zweite Laufbahn bauraumsparend und darum wiederum mit konstruktiv einfachen Mitteln im Rahmen eines entsprechenden Tilgerschwingungsdämpfers umzusetzen. Additionally or alternatively, in a damper vibration damper, the first raceway and the second raceway may be spaced from each other along an axial direction. This makes it possible to implement the first and second career space-saving and therefore again with structurally simple means in the context of a corresponding Tilgerschwingungsdämpfers.
Ergänzend oder alternativ kann bei einem Tilgerschwingungsdämpfer der Koppelbolzen einen ersten rotationssymmetrischen Abschnitt mit einem ersten Radius und einen zweiten rotationssymmetrischen Abschnitt mit einem von dem ersten Radius verschiedenen zweiten Radius aufweisen, wobei die erste Laufbahn ausgebildet und angeordnet ist, um an dem ersten rotationssymmetrischen Abschnitt abzurollen. Die zweite Laufbahn kann entsprechend ausgebildet und angeordnet sein, um an dem zweiten rotationssymmetrischen Abschnitt abzurollen. Auch hierdurch kann es möglich sein, bauraumeffizient und mithilfe konstruktiv einfacher Mittel einen Tilgerschwingungsdämpfer zu implementieren. Additionally or alternatively, in a Tilgerschwingungsdämpfer the coupling pin having a first rotationally symmetric portion having a first radius and a second rotationally symmetric portion having a different radius from the first second radius, wherein the first raceway is formed and arranged to unroll at the first rotationally symmetric portion. The second raceway may be formed and arranged to unroll at the second rotationally symmetric portion. This also makes it possible to implement space-efficient and with the help of structurally simple means a Tilgerschwingungsdämpfer.
Eine Komponente kann beispielsweise eine n-zählige Rotationssymmetrie aufweisen, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich 2 ist. Eine n-zählige Rotationssymmetrie liegt dann vor, wenn die betreffende Komponente beispielsweise um eine Rotations- oder Symmetrieachse um (360°/n) drehbar ist und dabei im Wesentlichen formenmäßig in sich selbst übergeht, also bei einer entsprechenden Drehung im Wesentlichen auf sich selbst im mathematischen Sinn abgebildet wird. Im Unterschied hierzu geht bei einer vollständigen rotationssymmetrischen Ausgestaltung einer Komponente bei einer beliebigen Drehung um jeden beliebigen Winkel um die Rotations- oder Symmetrieachse die Komponente formenmäßig im Wesentlichen in sich selbst über, wird also im mathematischen Sinn im Wesentlichen auf sich selbst abgebildet. Sowohl eine n-zählige Rotationssymmetrie wie auch eine vollständige Rotationssymmetrie werden hierbei als Rotationssymmetrie bezeichnet. For example, a component may have n-fold rotational symmetry, where n is a natural number greater than or equal to 2. An n-fold rotational symmetry is present when the component in question, for example, about a rotational or symmetry axis by (360 ° / n) is rotatable and thereby merges substantially in terms of form in itself, ie with a corresponding rotation substantially to itself in the mathematical sense is mapped. By contrast, in the case of a complete rotation-symmetrical design of a component in any rotation about any angle about the axis of rotation or symmetry, the component essentially transits itself in terms of its shape, so it is essentially mapped onto itself in the mathematical sense. Both an n-fold rotational symmetry as well as a complete rotational symmetry are referred to here as rotational symmetry.
In der vorliegenden Beschreibung wird aufgrund der wenigstens zum Teil während des Betriebs drehenden Ausgestaltung der hier beschriebenen Objekte, Komponenten und Systeme häufig von einem Zylinderkoordinatensystem ausgegangen, dessen Zylinderachse typischerweise mit der axialen Richtung der Drehbewegung und damit der axialen Richtung der betreffenden Objekte, Komponenten und Systeme übereinstimmt und gegebenenfalls sogar mit diesen zusammenfällt. Im Rahmen des Zylinderkoordinatensystems kann so ein jeder Ort bzw. eine jede Richtung oder Linie durch eine axiale Komponente, eine radiale Komponente und eine Komponente in Umfangsrichtung beschrieben werden. Auch wenn in einem kartesischen Koordinatensystem beispielsweise die radiale Richtung und die Umfangsrichtung voneinander abhängen können, wird hier unabhängig von dem betreffenden Winkel entlang der Umfangsrichtung stets von der gleichen radialen Richtung ausgegangen. Entsprechen gilt dies ebenso für die Umfangsrichtung. Auch wenn also in einem entsprechenden Zylinderkoordinatensystem die Einheitsvektoren für die Umfangsrichtung und die radiale Richtung im kartesischen Koordinatensystem nicht konstant sind, wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung stets unter der radialen Richtung diejenige verstanden, die dem entsprechenden radialen Einheitsvektor folgt. Gleiches gilt entsprechend für die Umfangsrichtung. In the present specification, because of the at least partially rotating configuration of the objects, components and systems described herein, a cylindrical coordinate system is typically used whose cylinder axis is typically the axial direction of rotation and hence the axial direction of the subject objects, components and systems coincides and possibly even coincides with these. Within the cylinder coordinate system, each location or each direction or line may be described by an axial component, a radial component, and a circumferential component. Even if, for example, in a Cartesian coordinate system, the radial direction and the circumferential direction can depend on one another, the same radial direction is always assumed independently of the relevant angle along the circumferential direction. Correspondingly, this also applies to the circumferential direction. Thus, even if the unit vectors for the circumferential direction and the radial direction in the Cartesian coordinate system are not constant in a corresponding cylindrical coordinate system, in the context of the present description, the radial direction always means that which follows the corresponding radial unit vector. The same applies accordingly for the circumferential direction.
Ergänzend oder alternativ kann bei einem Tilgerschwingungsdämpfer die Tilgermasse eine Ausnehmung aufweisen, an deren Kontur die erste und die zweite Laufbahn gebildet sind, wobei der Koppelbolzen stets entlang einer axialen Richtung in die Ausnehmung eingreift und/oder stets die Ausnehmung entlang der axialen Richtung durchgreift. Auch hierdurch kann es möglich sein, bauraumeffizient und mit konstruktiv einfachen Mitteln eine entsprechende Ausgestaltung eines Tilgerschwingungsdämpfers mit einer ersten und einer zweiten Laufbahn für den Koppelbolzen im Rahmen der Tilgermasse umzusetzen. Additionally or alternatively, in a Tilgerschwingungsdämpfer the absorber mass have a recess at the contour of the first and the second career are formed, wherein the coupling pin always engages along an axial direction in the recess and / or always engages through the recess along the axial direction. This also makes it possible to implement space-efficient and structurally simple means a corresponding design of a Tilgerschwingungsdämpfers with a first and a second career for the coupling pin in the context of the absorber mass.
Ergänzend oder alternativ können bei einem Tilgerschwingungsdämpfer die erste und die zweite Laufbahn ausgebildet sein, sodass sich die Ordnung der ersten Drehungleichförmigkeit und die Ordnung der zweiten Drehungleichförmigkeit um wenigstens einen Faktor 1.25 voneinander unterscheiden. Gerade in einer solchen Situation kann der Einsatz eines Tilgerschwingungsdämpfers fruchtbar sein, da Tilgerschwingungsdämpfer, die in der Lage sind unterschiedliche Drehungleichförmigkeiten mit unterschiedlichen Ordnungen, die entsprechend voneinander beabstandet sind, hoch aufwändige Konstruktionen darstellen. Gerade bei dem Auftreten stark unterschiedlicher Ordnungen von Drehungleichförmigkeiten in unterschiedlichen Betriebszuständen kann so ein Tilgerschwingungsdämpfer, wie er hier beschrieben wird, gewinnbringend eingesetzt werden. Optional können sich die Ordnungen der ersten und der zweiten Drehungleichförmigkeit beispielsweise auch um wenigstens einen Faktor 1.5 oder auch um wenigstens einen Faktor 2 voneinander unterscheiden. Additionally or alternatively, in a damper vibration damper, the first and second raceways may be formed so that the order of the first rotational nonuniformity and the order of the second rotational nonuniformity differ by at least a factor of 1.25. Especially in such a situation, the use of a Tilgerschwingungsdämpfers can be fruitful, since Tilgerschwingungsdämpfer who are capable of different rotational irregularities with different orders, which are spaced from each other, highly complex Represent constructions. Especially with the occurrence of very different orders of rotational irregularities in different operating conditions can be used profitably as a Tilgerschwingungsdämpfer, as described here. Optionally, the orders of the first and the second rotational nonuniformity may, for example, also differ from one another by at least a factor 1.5 or at least by a factor of 2.
Ergänzend oder alternativ kann bei einem Tilgerschwingungsdämpfer die Tilgermasse eine erste Teiltilgermasse und eine zweite Teiltilgermasse aufweisen, wobei die erste und die zweite Teiltilgermasse miteinander fest verbunden sind. Die erste Teiltilgermasse kann in diesem Fall die erste Laufbahn umfassen und die zweite Teiltilgermasse die zweite Laufbahn. Hierdurch kann es mit technisch einfachen Mitteln möglich sein, einen Tilgerschwingungsdämpfer der beschriebenen Art zu implementieren. Additionally or alternatively, in a Tilgerschwingungsdämpfer the absorber mass have a first Teiltilgermasse and a second Teiltilgermasse, wherein the first and the second Teiltilgermasse are firmly connected to each other. The first Teiltilgermasse may in this case include the first career and the second Teiltilgermasse the second career. This makes it possible with technically simple means to implement a Tilgerschwingungsdämpfer the type described.
Optional können bei einem solchen Tilgerschwingungsdämpfer die erste Teiltilgermasse und die zweite Teiltilgermasse entlang einer axialen Richtung mittelbar oder unmittelbar zueinander benachbart angeordnet sein. Hierdurch kann es möglich sein, eine platzsparende und damit bauraumeffiziente Implementierung eines Tilgerschwingungsdämpfers zu schaffen. Ergänzend oder alternativ kann ein Tilgerschwingungsdämpfer ferner einen Tilgermassenträger aufweisen, der ausgebildet ist, den Koppelbolzen zu lagern, um so die Tilgermasse beweglich zu führen. Der Tilgermassenträger kann so in der Lage sein, den Koppelbolzen aufzunehmen und die Bewegung der Tilgermasse zu führen und zu ermöglichen. Optionally, in such a damper vibration damper, the first partial absorber mass and the second partial absorber mass may be arranged adjacent to each other indirectly or directly along an axial direction. This makes it possible to create a space-saving and thus space-efficient implementation of a Tilgerschwingungsdämpfers. Additionally or alternatively, a Tilgerschwingungsdämpfer further comprise a Tilgermassenträger which is adapted to store the coupling pin so as to guide the absorber mass to move. The absorber mass carrier may thus be able to receive the coupling pin and to guide and facilitate the movement of the absorber mass.
Optional kann bei einem solchen Tilgerschwingungsdämpfer der Tilgermassenträger eine Gegenlaufbahn aufweisen, die derart angeordnet und ausgebildet ist, um durch ein Abrollen des Koppelbolzens an der Gegenlaufbahn eine Führung der Tilgermasse zu ermöglichen. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, eine Belastung der ersten und/oder der zweiten Laufbahn zu reduzieren, indem ein Teil der angestrebten Bewegung eines Schwerpunkts der Tilgermasse auf den Tilgermassenträger und seine Gegenlaufbahn übertragen wird. Hierdurch kann es möglich sein, mit konstruktiv einfachen Mitteln die Leistungsfähigkeit eines Tilgerschwingungsdämpfers zu verbessern. Optionally, in such a Tilgerschwingungsdämpfer the Tilgermassenträger have a mating track, which is arranged and designed to allow by rolling the coupling bolt on the mating track a guide the absorber mass. This may possibly make it possible to reduce a load on the first and / or the second career by a part of the desired movement of a center of gravity of the absorber mass is transmitted to the absorber mass carrier and its mating track. This makes it possible to improve the performance of a Tilgerschwingungsdämpfers with structurally simple means.
Ergänzend oder alternativ kann bei einem solchen Tilgerschwingungsdämpfer der Tilgermassenträger ein erstes Tilgermassenträgerbauteil und ein mit dem ersten Tilgermassenträgerbauteil starr verbundenes und entlang der axialen Richtung ersetzt angeordnetes zweites Tilgermassenträgerbauteil aufweisen. Die Tilgermasse kann hierbei entlang der axialen Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Tilgermassenträgerbauteil angeordnet sein. Hierdurch kann es möglich sein, mit konstruktiv einfachen Mitteln auch beim Einsatz der ersten und der zweiten Laufbahn mit geringen Kippmomenten den Betrieb des Tilgerschwingungsdämpfers zu ermöglichen und so eine Belastung des Tilgerschwingungsdämpfers zu reduzieren und eine Lebensdauer desselben gegebenenfalls zu verlängern. Additionally or alternatively, in such a Tilgerschwingungsdämpfer the Tilgermassenträger have a first Tilgermassenträgerbauteil and a rigidly connected to the first Tilgermassenträgerbauteil and replaced along the axial direction arranged second Tilgermassenträgerbauteil. The absorber mass can in this case be arranged along the axial direction between the first and the second absorber mass carrier component. This makes it possible to use structurally simple means even with the use of the first and the second career with low tilting moments to allow the operation of Tilgerschwingungsdämpfers and so reduce a burden of Tilgerschwingungsdämpfers and extend the same lifetime if necessary.
Auch wenn bisher Tilgerschwingungsdämpfer stets nur mit einer ersten und einer zweiten Laufbahn beschrieben worden sind, können bei Tilgerschwingungsdämpfern selbstverständlich auch eine entsprechende dritte Laufbahn implementiert werden, über die der Koppelbolzen ebenfalls abrollt und beispielsweise in einem dritten Winkelbereich die Führung gegebenenfalls alleine übernimmt, um beispielsweise eine dritte Drehungleichförmigkeit mit einer von den anderen Drehungleichförmigkeiten abweichenden Ordnung zu dämpfen. Entsprechend kann beispielsweise auch eine dritte Teiltilgermasse implementiert werden. Selbstverständlich gilt dies ebenso für weitere Laufbahnen. Even if previously Tilgerschwingungsdämpfer have always been described only with a first and a second career, with Tilgerschwingungsdämpfern of course, a corresponding third career be implemented over which the coupling pin also rolls and, for example, in a third angular range, the leadership possibly alone takes over, for example a to dampen third rotational nonuniformity with an order deviating from the other rotational nonuniformities. Accordingly, for example, a third Teiltilgermasse be implemented. Of course, this also applies to other careers.
Ergänzend oder alternativ kann ein Tilgerschwingungsdämpfer eine Mehrzahl von Koppelbolzen aufweisen, wobei jede Tilgermasse von wenigstens zwei Koppelbolzen geführt wird. Hierdurch kann es möglich sein, eine stabilere und gegebenenfalls belastbarere und weniger stark von Kippmomenten belastete Führung der Tilgermasse zu erzielen. Je nach konkreter Auslegung kann es ergänzend oder alternativ ebenfalls möglich sein, durch den Einsatz von wenigstens zwei Koppelbolzen je Tilgermasse auch Bauraum zu sparen, da diese gegebenenfalls abweichend von einem einzigen Koppelbolzen angeordnet werden können. Additionally or alternatively, a Tilgerschwingungsdämpfer having a plurality of coupling pin, each damping mass is guided by at least two coupling pin. In this way, it may be possible to achieve a more stable and, if necessary, more robust guidance of the absorber mass which is less subject to tilting moments. Depending on the specific design, it may additionally or alternatively also be possible to save installation space by using at least two coupling bolts per absorber mass, since these can optionally be arranged differently from a single coupling bolt.
In einem solchen Fall kann es gegebenenfalls möglich sein, die erste und/oder zweite Laufbahn sowie gegebenenfalls die Gegenlaufbahn des Tilgermassenträgers bezogen auf eine jeweilige Symmetrielinie der betreffenden Laufbahn gegenüber einer radialen Richtung zu verkippen. Hierdurch kann es möglich sein, Belastungen des Tilgerschwingungsdämpfers zu reduzieren und/oder seine Leistungsfähigkeit zu erhöhen. Ergänzend oder alternativ kann es ebenso möglich sein, Bauraum gegenüber anderen Anordnungen einzusparen. In such a case it may possibly be possible to tilt the first and / or second raceway and optionally the mating track of the absorber mass carrier with respect to a respective line of symmetry of the respective raceway with respect to a radial direction. This may make it possible to reduce loads on the Tilgerschwingungsdämpfers and / or to increase its performance. Additionally or alternatively, it may also be possible to save space compared to other arrangements.
Eine mechanische Kopplung zweier Komponenten umfasst sowohl eine unmittelbare, wie auch eine mittelbare Kopplung, also beispielsweise eine Kopplung über eine weitere Struktur, ein weiteres Objekt oder eine weitere Komponente. Eine kraftschlüssige oder reibschlüssige Verbindung kommt durch Haftreibung, eine stoffschlüssige Verbindung durch molekulare oder atomare Wechselwirkungen und Kräfte und eine formschlüssige Verbindung durch eine geometrische Verbindung der betreffenden Verbindungspartner zustande. Die Haftreibung setzt somit im Allgemeinen eine Normalkraftkomponente zwischen den beiden Verbindungspartnern voraus. A mechanical coupling of two components comprises both a direct and an indirect coupling, that is, for example, a coupling via another structure, another object or another component. A frictional or frictional connection comes through static friction, a material connection by molecular or atomic interactions and forces and a positive connection by a geometric connection of the respective connection partners. The static friction thus generally requires a normal force component between the two connection partners.
Ergänzend oder alternativ kann so bei einem Tilgerschwingungsdämpfer der erste Winkelbereich kleiner als der zweite Winkelbereich sein. Hierdurch kann es möglich sein, den Tilgerschwingungsdämpfer für einen Betriebszustand auszulegen, bei dem mit weniger starken oder intensiven Drehungleichförmigkeiten zu rechnen ist, als in einem zweiten Betriebszustand, in dem dann der zweite Winkelbereich aktiv wird. Hierdurch kann es möglich sein, eine Leistungsfähigkeit des Tilgerschwingungsdämpfers insgesamt durch eine bessere Anpassung an die zu erwartenden Drehungleichförmigkeiten zu verbessern. Additionally or alternatively, in the case of a damper vibration damper, the first angular range may be smaller than the second angular range. This may make it possible to design the absorber vibration damper for an operating state in which less severe or intensive rotational irregularities are to be expected than in a second operating state in which the second angular range then becomes active. This may make it possible to improve the performance of the Tilgerschwingungsdämpfers overall by better adaptation to the expected rotational irregularities.
Ein Antriebsstrang weist einen Tilgerschwingungsdämpfer, wie dieser bereits oben beschrieben wurde und weiter unten noch beschrieben wird, und einen Hubkolbenverbrennungsmotor, wobei der Hubkolbenverbrennungsmotor mit dem Tilgerschwingungsdämpfer koppelbar und ausgebildet ist, um in einem ersten Betriebszustand und in einem von dem ersten Betriebszustand verschiedenen zweiten Betriebszustand betrieben zu werden. Eine Anzahl von aktiven Zylindern ist hierbei in dem ersten und dem zweiten Betriebszustand unterschiedlich, wobei in einem ersten Betriebszustand eine Stärke der ersten Drehungleichförmigkeit größer als der zweiten Drehungleichförmigkeit ist und wobei in dem zweiten Betriebszustand eine Stärke der zweiten Drehungleichförmigkeit größer als der ersten Drehungleichförmigkeit ist. Gerade in einem solchen Fall kann so ein Tilgerschwingungsdämpfer, wie dieser oben beschrieben wurde und weiter unten noch beschrieben wird, gegebenenfalls gewinnbringend eingesetzt werden. A powertrain includes a damper damper, as described above and described further below, and a reciprocating internal combustion engine, wherein the reciprocating internal combustion engine is couplable and configured with the damper damper to operate in a first operating condition and in a second operating condition other than the first operating condition to become. Here, a number of active cylinders is different in the first and second operating states, wherein in a first operating state, a magnitude of the first rotational nonuniformity is greater than the second rotational nonuniformity and wherein in the second operating state, a magnitude of the second rotational nonuniformity is greater than the first rotational nonuniformity. Especially in such a case, such a Tilgerschwingungsdämpfer, as described above and will be described below, may optionally be used profitably.
Optional kann bei einem solchen Antriebsstrang der Hubkolbenverbrennungsmotor ausgebildet sein, sodass in dem ersten Betriebszustand die Anzahl der aktiven Zylinder größer als in dem zweiten Betriebszustand ist. Hierdurch kann es möglich sein, in dem ersten Winkelbereich, die beispielsweise um die Referenzlage des Koppelbolzens angeordnet sein kann, Drehungleichförmigkeiten, die aus dem Betriebszustand des Hubkolbenverbrennungsmotors mit der größeren Anzahl von Zylindern zu dämpfen. So kann in dem zweiten Betriebszustand, in dem folglich die Anzahl der aktiven Zylinder kleiner ist, der Tilgerschwingungsdämpfer gegebenenfalls einen größeren Dynamikbereich aufweisen, da typischerweise in einem Betriebszustand mit weniger aktiven Zylindern die Drehungleichförmigkeiten hinsichtlich ihrer Stärke oder Intensität zunehmen. Optionally, in such a drive train of the reciprocating internal combustion engine may be formed, so that in the first operating state, the number of active cylinder is greater than in the second operating state. In this way, it may be possible, in the first angular range, which may be arranged, for example, about the reference position of the coupling bolt, to reduce rotational irregularities arising from the operating state of the reciprocating internal combustion engine with the larger number of cylinders. Thus, in the second operating state, in which consequently the number of active cylinders is smaller, the absorber vibration damper may optionally have a greater dynamic range, since typically in an operating state with fewer active cylinders, the rotational irregularities increase in strength or intensity.
Benachbart können hierbei zwei Objekte oder Strukturen sein, wenn zwischen diesen kein weiteres Objekt oder weitere Struktur desselben Typs angeordnet ist. Unmittelbar benachbart können entsprechende Objekte oder Strukturen sein, wenn sie unmittelbar aneinander angrenzen, also beispielsweise miteinander in Kontakt stehen. Adjacent may be two objects or structures, if there is no further object or structure of the same type between them. Immediately adjacent corresponding objects or structures may be, if they are directly adjacent to each other, so for example, in contact with each other.
Eine einstückig ausgebildete Komponente kann beispielsweise eine solche sein, die genau aus einem zusammenhängenden Materialstück gefertigt ist. Eine einteilig gefertigte, bereitgestellte oder hergestellte Komponente oder Struktur oder auch eine integral mit wenigstens einer weiteren Komponente oder Struktur gefertigte, bereitgestellte oder hergestellte Komponente oder Struktur kann beispielsweise eine solche sein, die ohne eine Zerstörung oder Beschädigung einer der wenigstens zwei beteiligten Komponenten nicht von der wenigstens einen weiteren Komponente getrennt werden kann. Ein einstückiges Bauteil oder eine einstückige Komponente stellt so auch wenigstens ein integral mit einer anderen Struktur des betreffenden Bauteils oder der betreffenden Komponente gefertigtes oder einteiliges Bauteil bzw. gefertigte oder einteilige Komponente dar. An integrally formed component may for example be one that is made exactly from a contiguous piece of material. A component or structure manufactured in one piece, provided or manufactured, or even a component or structure manufactured, prepared or manufactured integrally with at least one further component or structure may for example be one which does not deviate from the one without the destruction or damage of one of the at least two components involved at least one further component can be separated. A one-piece component or a one-piece component thus also constitutes at least one component or one-piece component manufactured or integrally manufactured with another structure of the relevant component or the relevant component.
Zu den Kraftfahrzeugen zählen beispielsweise ebenso Personenkraftwagen wie Lastkraftwagen, Omnibusse, landwirtschaftliche Maschinen, Arbeitsmaschinen, Schienenfahrzeuge und andere landgebundene Kraftfahrzeuge. Darüber hinaus können zu den Kraftfahrzeugen jedoch ebenso wassergebundene Kraftfahrzeuge sowie Mischformen der vorgenannten Kraftfahrzeugarten zählen, die sowohl an Land wie auch an oder im Wasser operieren können. The motor vehicles include, for example, passenger cars such as trucks, buses, agricultural machines, work machines, rail vehicles and other land vehicles. In addition, the motor vehicles but also water-bound motor vehicles and mixed forms of the aforementioned types of motor vehicles can count, which can operate both on land as well as on or in the water.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Hereinafter, embodiments will be described and explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Darstellungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt. In the following description of the accompanying drawings, like reference characters designate like or similar components. Further, summary reference numbers are used for components and objects that occur multiple times in one embodiment or in one representation, but are described together in terms of one or more features. Components or objects which are described by the same or by the same reference numerals may be the same, but possibly also different, in terms of individual, several or all features, for example their dimensions, unless otherwise explicitly or implicitly stated in the description.
In vielen Bereichen des Anlagen-, Maschinen- und Fahrzeugbaus werden Drehbewegungen zur Übertragung mechanischer Energie verwendet. Hierbei kann es zu Drehungleichförmigkeiten kommen, die beispielsweise ein Resultat der Erzeugung der Drehbewegung, jedoch auch auf eine stoßartige oder anders geartete Entnahme der Energie zurückzuführen sein können. In many areas of plant, machine and vehicle construction rotational movements are used for the transmission of mechanical energy. This can lead to rotational irregularities, which can be due for example to a result of the generation of the rotational movement, but also to a jerky or otherwise kind of removal of the energy.
Auch wenn im Folgenden im Wesentlichen Beispiele aus dem Bereich des Fahrzeugbaus und hier insbesondere aus dem Bereich des Kraftfahrzeugbaus beschrieben werden, sind Tilgerschwingungsdämpfer jedoch bei Weitem nicht auf dieses technische Gebiet beschränkt. Even though the following essentially describes examples from the field of vehicle construction and in particular from the field of motor vehicle construction, absorber vibration dampers are far from being restricted to this technical field.
Im Bereich des Kraftfahrzeugbaus tritt das Problem von Drehungleichförmigkeit nicht zuletzt deshalb auf, da hier zur Erzeugung der Drehbewegung Hubkolbenverbrennungsmotoren zum Einsatz kommen, die nach dem Zweitakt- oder dem Viertaktprinzip als Otto-Motoren oder Diesel-Motoren implementiert sind. Aufgrund des Arbeitsprinzips kommt es hier jeweils während des Arbeitstaktes zu einer im Wesentlichen schlag- bzw. stoßförmigen Kraftentfaltung, die zu einer entsprechenden Überlagerung der Drehbewegung mit Drehungleichförmigkeiten führt. Diese können beispielsweise abhängig von der Anzahl der Zylinder des Hubkolbenverbrennungsmotors und dem verwendeten Prinzip (Zweitaktprinzip/Viertaktprinzip) sein. In the field of motor vehicle construction, the problem of rotational nonuniformity arises not least because rotary piston internal combustion engines are used here to generate the rotational movement, which are implemented as Otto engines or diesel engines according to the two-stroke or four-stroke principle. Due to the principle of operation, in each case during the working cycle there is an essentially impact-like or shock-shaped development of force, which leads to a corresponding superimposition of the rotational movement with rotational irregularities. These may depend, for example, on the number of cylinders of the reciprocating internal combustion engine and the principle used (two-stroke principle / four-stroke principle).
Um den Kraftstoffverbrauch entsprechender Hubkolbenverbrennungsmotoren zu reduzieren, werden hierbei unterschiedliche Strategien verfolgt, zu denen beispielsweise eine Reduzierung der Drehzahlen (Downspeeding), eine Reduzierung des Hubraums oder Volumens (Downsizing) sowie die Verwendung aufgeladener Motoren mithilfe Turboladern oder Kompressoren zählt. Eine Strategie zur Reduzierung des effektiven Hubraums auch bei größer volumigen Motoren mit einer entsprechenden Anzahl von Zylindern besteht darin, in unterschiedlichen Betriebszuständen die Anzahl der aktiven Zylinder zu verändern. So kann beispielsweise in einem ersten Betriebszustand die Anzahl der aktiven Zylinder größer als in einem zweiten Betriebszustand sein. Beispielsweise können in dem ersten Betriebszustand alle Zylinder des Hubkolbenverbrennungsmotors aktiv sein, während in dem zweiten Betriebszustand beispielsweise nur zwei Drittel oder nur die Hälfte der insgesamt implementierten Zylinder aktiv sind. Der erste Betriebszustand kann so beispielsweise als Vollmotorbetrieb, der zweite Betriebszustand als Halbmotorbetrieb bezeichnet werden. In order to reduce the fuel consumption of corresponding reciprocating internal combustion engines, here are pursued different strategies, which include, for example, a reduction in speeds (downspeeding), a reduction of the displacement or volume (downsizing) and the use of supercharged engines using turbochargers or compressors. A strategy for reducing the effective displacement even with larger-volume engines with a corresponding number of cylinders is to change the number of active cylinders in different operating states. For example, in a first operating state, the number of active cylinders may be greater than in a second operating state. For example, in the first operating state, all cylinders of the reciprocating internal combustion engine may be active, while in the second operating state, for example, only two thirds or only half of the total implemented cylinders are active. The first operating state can for example be referred to as a full engine operation, the second operating state as a half engine operation.
Bei solchen Motoren, bei denen also in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand ein oder mehrere Zylinder abgeschaltet werden können so aufgrund der zuvor beschriebenen Abhängigkeit der Drehungleichförmigkeiten von der Anzahl der aktiven Zylinder eine Änderung der Zusammensetzung der Drehungleichförmigkeiten hervorgerufen werden. Bei Motoren mit einer solchen Zylinderabschaltung kann sich so die Auslegung eines Tilgerschwingungsdämpfers, der auch als drehzahladaptiver Tilger (DAT) bezeichnet wird, auf nur eine der hierbei gegebenenfalls auftretenden beiden Ordnungen als unzureichend erweisen. Je nach Abstimmung kann so der Tilgerschwingungsdämpfer beispielsweise in einem der beiden Betriebszustände, also beispielsweise dem Vollmotorbetrieb oder dem Halbmotorbetrieb, gegebenenfalls sogar wirkungslos sein. Aus diesem Defizit heraus ergibt sich so die Forderung, einen Tilgerschwingungsdämpfer zu schaffen, dessen Leistungsfähigkeit auch in unterschiedlichen Betriebszuständen mit gegebenenfalls unterschiedlichen Drehungleichförmigkeiten unterschiedlicher Ordnungen mit möglichst konstruktiv einfachen Mitteln erzielbar ist. Es kann sich so die Herausforderung stellen, einen Tilgerschwingungsdämpfer zu implementieren, welcher in beiden Ordnungen, also mit und ohne Zylinderabschaltungsmodus, eine ausreichende Tilgungswirkung erbringen kann. In the case of such engines, in which one or more cylinders can therefore be switched off as a function of the respective operating state, a change in the composition of the rotational nonuniformities can be brought about as a result of the above-described dependence of the rotational irregularities on the number of active cylinders. In engines with such a cylinder deactivation, the design of a Tilgerschwingungsdämpfers, which is also referred to as a speed-adaptive absorber (DAT), may prove to be insufficient on only one of these possibly occurring two orders. Depending on the vote so the absorber vibration damper, for example, in one of the two operating conditions, so for example, the full engine operation or the half-engine operation, possibly even be ineffective. For this deficit out there is the requirement to create a Tilgerschwingungsdämpfer whose performance is achievable in different operating conditions with possibly different rotational irregularities of different orders with structurally simple means possible. It can thus pose the challenge to implement a Tilgerschwingungsdämpfer, which can provide sufficient repayment effect in both orders, ie with and without cylinder deactivation mode.
Tilgerschwingungsdämpfer, wie sie nachfolgend noch beschrieben werden, nutzen hierbei Erkenntnisse aus, die sich aus Simulationen und anderen Untersuchungen zum Thema Zylinderabschaltung im Zusammenhang mit DAT-Systemen ergeben. So haben entsprechende Untersuchungen gezeigt, dass bei der Auslegung eines Tilgerschwingungsdämpfers im Hinblick auf die zu dämpfende Ordnung im Vergleich mit aktiver Zylinderabschaltung und im Vollmotorbetrieb die Intensität bzw. Stärke der entsprechenden Drehungleichförmigkeiten stark variieren kann. Wird der Tilgerschwingungsdämpfer beispielsweise alleine auf die Ordnung im Betriebszustand der Zylinderabschaltung ausgelegt, so können die Schwingungen im Vollmotorbetrieb stark zunehmen, da hier der Tilgerschwingungsdämpfer bei einer alleinigen Auslegung auf den Betriebszustand der Zylinderabschaltung häufig keine ausreichende Tilgungsleistung oder Tilgungswirkung mehr entfalten kann. Andererseits steigen mit abnehmender Anzahl der aktiven Zylinder die Drehungleichförmigkeiten hinsichtlich Intensität bzw. Stärke an. Tilgerschwingungsdämpfer, as described below, take advantage of this knowledge resulting from simulations and other studies on cylinder deactivation in connection with DAT systems. Thus, corresponding studies have shown that in the design of a Tilgerschwingungsdämpfers with respect to the order to be damped in comparison with active cylinder deactivation and in full engine operation, the intensity or strength of the corresponding rotational irregularities can vary widely. If the Tilgerschwingungsdämpfer example designed alone on the order in the operating state of the cylinder deactivation, the vibrations in full-engine operation can greatly increase, since here the Tilgerschwingungsdämpfer in a sole design on the operating state of the cylinder deactivation often can not develop sufficient repayment performance or repayment effect. On the other hand, as the number of active cylinders decreases, rotational nonuniformities increase in intensity.
Ein Tilgerschwingungsdämpfer, wie er nachfolgend noch beschrieben werden wird, kann so entsprechend ausgelegt werden, dass dieser für geringe Schwingwinkel die Ordnung einer Drehungleichförmigkeit zu dämpfen vermag, die dem eines Vollmotors entspricht, während für große Schwingwinkel eine Abstimmung auf die Ordnung der Drehungleichförmigkeiten im Betriebszustand der Zylinderabschaltung vorgenommen werden kann. Hierdurch kann mit dem gleichen Tilgerschwingungsdämpfer und insbesondere mit der gleichen Tilgermasse sowohl eine Dämpfung von Drehungleichförmigkeiten in dem ersten Betriebszustand und in dem zweiten Betriebszustand möglich sein. A Tilgerschwingungsdämpfer, as will be described below, can be designed so that it is able to dampen the order of rotational nonuniformity, which corresponds to that of a full motor for low swing angles, while for large swing angles, a vote on the order of rotational irregularities in the operating state of Cylinder shutdown can be made. As a result, both damping of rotational irregularities in the first operating state and in the second operating state can be possible with the same absorber vibration damper and in particular with the same absorber mass.
Tilgerschwingungsdämpfer können zusammen mit anderen Drehschwingungsdämpfern beispielsweise im Rahmen von Anfahrelementen, also beispielsweise im Rahmen trocken laufender Kupplungen, nass laufender Kupplungen oder auch im Bereich hydrodynamischer Drehmomentwandler zum Einsatz kommen. Diese können optional mit einem Tilgerschwingungsdämpfer ausgestattet werden. Hierbei kann der Tilgerschwingungsdämpfer entsprechend der durch den Motor hervorgerufenen Ordnungen hinsichtlich der Drehungleichförmigkeiten abgestimmt und somit in einem definierten Frequenzbandbereich bei gleich bleibender Motorordnung, also gleich bleibender Anzahl der arbeitenden Zylinder, optimal arbeiten. Durch den Einsatz eines Tilgerschwingungsdämpfers, wie er nachfolgend beschrieben wird, kann so durch eine entsprechende Integration in ein entsprechendes Anfahrelement eine entsprechende Anpassung nicht nur an einem Betriebszustand des Motors, sondern an mehrere Betriebszustände des Motors erfolgen. Tilgerschwingungsdämpfer can come together with other torsional vibration dampers, for example in the context of starting elements, so for example in the context of dry-running clutches, wet-running clutches or in the field of hydrodynamic torque converter. These can optionally be equipped with a damper vibration damper. Here, the Tilgerschwingungsdämpfer can be tuned according to the orders caused by the engine in terms of rotational irregularities and thus in a defined frequency band range with the same engine order, ie the same number of working cylinders, work optimally. By using a Tilgerschwingungsdämpfers, as described below, so can be done by a corresponding integration into a corresponding starting element a corresponding adjustment not only to an operating condition of the engine, but to several operating states of the engine.
Auch wenn ein Tilgerschwingungsdämpfer beispielsweise im Rahmen der vorgenannten Anfahrelemente implementiert werden kann, kann dieser jedoch auch an anderen Stellen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Dieser kann beispielsweise in ein Getriebe, ein Differential oder eine andere entsprechende Komponente des Antriebsstrangs integriert sein. Das Getriebe kann beispielsweise ein Stufengetriebe, jedoch auch ein stufenloses Getriebe umfassen. Im Falle eines Stufengetriebes kann dieses auf Basis von Planetenradsätzen und/oder auf Basis von Stirnradgetriebesätzen arbeiten. Even if a Tilgerschwingungsdämpfer can be implemented, for example, in the context of the aforementioned starting elements, this can However, also be provided in other places in a drive train of a motor vehicle. This may for example be integrated in a transmission, a differential or another corresponding component of the drive train. The transmission may include, for example, a multi-step transmission, but also a continuously variable transmission. In the case of a stepped transmission this can work on the basis of planetary gear sets and / or based on spur gear sets.
Der Tilgerschwingungsdämpfer
Genauer gesagt umfasst der Tilgerschwingungsdämpfer hier eine Mehrzahl von entlang einer Umfangsrichtung
Jede der auch als Fliehgewichte bezeichneten Tilgermassen
Die Koppelbolzen
Im Unterschied hierzu weist die Erdbeschleunigung eine konstante Richtung und Stärke auf, die der Fliehkraft überlagert ist. Steht so beispielsweise die Drehachse senkrecht auf der Richtung der Schwerkraft, und ist die Drehzahl vergleichsweise klein, kann die Schwerkraft die dominierende Komponente der resultierenden Kraft sein, die auf die Tilgermassen
Der Tilgermassenträger
Der Tilgermassenträger
Die beiden Tilgermassenträgerbauteile
Sowohl das erste wie auch das zweite Tilgermassenträgerbauteil
Das Tilgermassenträgerbauteil
Wie nachfolgend noch genauer im Zusammenhang mit den
Die erste Laufbahn
Die Koppelbolzen
Zu diesem Zweck weisen, wie nachfolgend noch erläutert werden wird, die Koppelbolzen
Die Koppelbolzen
Die
In den
Die
Wie bereits im Zusammenhang mit den
Wie nachfolgend noch im Zusammenhang mit den
Der erste und der zweite Winkelbereich können hierbei überlappungsfrei sein, wie dies nachfolgend auch noch an den bereits erwähnten
Hinsichtlich der Konstruktion wird dies bei der hier gezeigten Tilgermasse
Entsprechend weist auch die zweite Laufbahn
Um dies zu erreichen, weisen die erste und die zweite Laufbahn
Selbstverständlich können die Tilgermassen
Treten bei einem Tilgerschwingungsdämpfer Drehungleichförmigkeiten auf, so stellen diese bezogen auf die eigentliche Drehbewegung Schwingungsanteile dar, die die Tilgermassen
In einem vereinfachten Modell, bei dem eine im Wesentlichen konstante „Pendellänge“ zugrunde gelegt wird, die sich aus den genannten bewegungsrelevanten Bauteilen ableiten lässt, ist so die Eigenfrequenz der Tilgermasse
Zu den Einflüssen zählt beispielsweise die Erdbeschleunigung, die gerade bei einer entsprechenden Einbaulage des Tilgerschwingungsdämpfers mit einer senkrecht zu ihrer Wirklinie angeordneten axialen Richtung
In einem sehr stark vereinfachten Modell ist so die Eigenfrequenz der Tilgermasse
Wie zuvor bereits erläutert wurde, können die Drehungleichförmigkeiten mit Frequenzen auftreten, die ebenfalls proportional zu der Drehzahl der Kurbelwelle des Hubkolbenverbrennungsmotors, also proportional zu der Drehzahl der Drehbewegung sind. Daher können auch die Drehungleichförmigkeiten hinsichtlich ihrer Frequenz ein festes Verhältnis zu der Drehzahl der Drehbewegung bzw. der Kurbelwelle des Hubkolbenverbrennungsmotors aufweisen. Das Verhältnis der Frequenz der entsprechenden Drehungleichförmigkeit bezogen auf die Drehzahl der Kurbelwelle bzw. der Drehbewegung wird hierbei als Ordnung der entsprechenden Drehungleichförmigkeit bezeichnet. Diese kann je nach System eine ganze Zahl, eine rationale Zahl oder auch eine irrationale Zahl sein. Bei vielen Implementierungen, insbesondere bei solchen, bei denen der Tilgerschwingungsdämpfer die gleiche Frequenz wie die Kurbelwelle des Hubkolbenverbrennungsmotors aufweist treten dominierend häufig ganzzahlige Ordnungen bzw. vergleichsweise einfache rationale Ordnungen, wie beispielsweis 1.5 bei einem 3-Zylinderviertaktmotor). Andere typische Ordnungen stellen 1.25 und 2 dar. As previously explained, the rotational nonuniformities can occur at frequencies which are also proportional to the rotational speed of the crankshaft of the reciprocating internal combustion engine, that is to say in proportion to the rotational speed of the rotational movement. Therefore, the rotational irregularities in terms of their frequency may have a fixed ratio to the rotational speed of the rotary engine and the crankshaft of the reciprocating internal combustion engine. The ratio of the frequency of the corresponding rotational irregularity with respect to the rotational speed of the crankshaft or the rotational movement is referred to herein as the order of the corresponding rotational irregularity. Depending on the system, this can be an integer, a rational number or even an irrational number. In many implementations, particularly those in which the Tilgerschwingungsdämpfer has the same frequency as the crankshaft of the Hubkolbenverbrennungsmotors occur dominantly often integer orders or comparatively simple rational orders, such as 1.5 in a 3-cylinder four-stroke engine). Other typical orders are 1.25 and 2.
Für die Auslegung eines Tilgerschwingungsdämpfers
So zeigt
So kann im Zusammenspiel mit dem Radius r3 des dritten rotationssymmetrischen Abschnitts
Hierbei wird in dem ersten Winkelbereich
Wie
Hierbei kann es bei einer derartigen Gestaltung der Komponenten interessant sein, dass die Stufe des Koppelbolzens
Während
In den
Selbstverständlich kann auch die Abfolge der Tilgermassenträgerbauteile
Die
Um das Tilgermassenträgerbauteil
Der Tilgerschwingungsdämpfer
Auch unterscheiden sich die Tilgermassenträgerbauteile
Auch handelt es sich bei dem Koppelbolzen
In den
Die
So zeigt
Der Hubkolbenverbrennungsmotor, der mit dem Tilgerschwingungsdämpfer
Ein Tilgerschwingungsdämpfer
Der Tilgerschwingungsdämpfer
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden. The features disclosed in the foregoing description, the appended claims and the appended figures may be taken to be and effect both individually and in any combination for the realization of an embodiment in its various forms.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100 100
- Tilgerschwingungsdämpfer Tilgerschwingungsdämpfer
- 110 110
- axiale Richtung axial direction
- 120 120
- Tilgermasse absorber mass
- 130 130
- Koppelbolzen coupling bolts
- 140 140
- Umfangsrichtung circumferentially
- 150 150
- Symmetrielinie line of symmetry
- 160 160
- Tilgermassenträger Tilgermassenträger
- 170 170
- Gegenlaufbahn Mating track
- 180 180
- Tilgermassenträgerbauteil Tilgermassenträgerbauteil
- 190 190
- Distanzniet Distanzniet
- 200 200
- Flanschbereich flange
- 210 210
- Bohrung drilling
- 220 220
- weitere Bohrung further drilling
- 230 230
- Teiltilgermasse Teiltilgermasse
- 240 240
- Verbindungsstift connecting pin
- 250 250
- erste Laufbahn first career
- 260 260
- zweite Laufbahn second career
- 270 270
- Ausnehmung recess
- 280 280
- rotationssymmetrischer Abschnitt rotationally symmetric section
- 290 290
- Bohrung drilling
- 300 300
- erster Laufbahnabschnitt first career section
- 310 310
- zweiter Laufbahnabschnitt second career section
- 320 320
- erster Winkelbereich first angular range
- 330 330
- Referenzlage reference position
- 340 340
- zweiter Winkelbereich second angular range
- 350 350
- Ausrichtungslinie snapline
- 360 360
- Symmetrielinie line of symmetry
- 370 370
- Teilkreis pitch circle
- 380 380
- Bohrung drilling
- 400 400
- Antriebsstrang powertrain
- 410 410
- Hubkolbenverbrennungsmotor reciprocating engine
- 420 420
- Zylinder cylinder
- 430 430
- Kurbelwelle crankshaft
- 440 440
- Anfahrelement starting element
- 450 450
- Getriebeeingangswelle Transmission input shaft
- 460 460
- Getriebe transmission
- 470 470
- Getriebeausgangswelle Transmission output shaft
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