DE102015200977A1

DE102015200977A1 - Drehschwingungsdämfper

Info

Publication number: DE102015200977A1
Application number: DE102015200977.7A
Authority: DE
Inventors: Philipp Rasch; Benjamin Stober; Mathias Göckler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2016-07-28

Abstract

Drehschwingungsdämpfer (100), insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Flansch (106) und eine Schwungmasse (108) mit einer gemeinsamen Drehachse (102), um die der Flansch (106) und die Schwungmasse (108) zusammen drehbar und relativ zueinander begrenzt drehbar sind, und einer zwischen dem Flansch (106) und der Schwungmasse (108) wirksamen Feder-Dämpfer-Einrichtung (118, 120, 124), wobei die Feder-Dämpfer-Einrichtung (118, 120, 124) eine drehzahlabhängig wirksame Reibeinrichtung (120, 124) mit wenigstens einer unter Fliehkraftwirkung verlagerbaren Fliehkraftmasse (120) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Flansch und eine Schwungmasse mit einer gemeinsamen Drehachse, um die der Flansch und die Schwungmasse zusammen drehbar und relativ zueinander begrenzt drehbar sind, und einer zwischen dem Flansch und der Schwungmasse wirksamen Feder-Dämpfer-Einrichtung.
Aus der DE 101 48 961 A1 ist ein Antriebsstrang, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bekannt, umfassend eine Antriebseinheit wie Brennkraftmaschine mit einer Antriebswelle sowie mit zumindest einer mit der Antriebswelle in Wirkverbindung stehenden elektrischen Maschine, die zumindest als Motor und als Generator eingesetzt wird, wobei die Wirkverbindung zwischen der elektrischen Maschine und der Antriebswelle zumindest zwei, von einem zumindest in Start- und Betriebsphase untergliederten Betriebsmodus der elektrischen Maschine abhängige Übersetzungsstufen aufweist, und die Übersetzungsstufen mittels eines Planetengetriebes, zumindest bestehend aus den Planetenkomponenten Sonnenrad, Steg mit zumindest einem Planetenrad und Hohlrad, eingestellt werden. Die Übersetzungsstufen werden mittels zumindest eines Bandfreilaufs, bestehend aus einem fest mit einer ersten Komponente verbundenen und eine Reibfläche aufweisenden Band, wobei die Reibfläche in Reibeingriff mit einer Gegenreibfläche auf einer zu der ersten Komponente relativ verdrehbaren zweiten Komponente bringbar ist, geschaltet. An einem zumindest mittelbar mit dem Steg verbundenen Scheibenteil ist radial innen über ein Metall-/Gummielement eine Tilgermasse in Form eines Masserings elastisch angebunden. Die Tilgermasse dient zur Dämpfung von Schwingungen, insbesondere von Drehschwingungen der Antriebswelle.
Die DE 10 2004 035 564 A1 offenbart einen Nockenwellendämpfer zur Dämpfung von Drehschwingungen im Steuertrieb einer Brennkraftmaschine, mit mehreren schwingenden Massen, die über vorgespannte Druckfedern aus Metall, insbesondere Stahlfedern, an einer Flanscheinrichtung abgestützt sind. Der Nockenwellendämpfer weist zudem einen Massering auf. Zwischen der Flanscheinrichtung und dem Massering ist ein Gleitlager-/Reibring angeordnet, der in axialer Richtung als Reibring und in radialer Richtung als Gleitlager wirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Drehschwingungsdämpfer baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll ein Drehschwingungsdämpfer ohne temperaturempfindliche und alternde Gummibauteile aufgebaut sein. Insbesondere soll ein Drehschwingungsdämpfer kein temperaturempfindliches und alterndes Visko-Öl aufweisen. Insbesondere soll ein Drehschwingungsdämpfer mit einer drehzahlabhängigen Dämpfung zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere soll ein Drehschwingungsdämpfer mit einer drehzahlabhängigen Dämpfung und einer überlagerten drehzahlunabhängigen Dämpfung zur Verfügung gestellt werden.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Drehschwingungsdämpfer, insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Flansch und eine Schwungmasse mit einer gemeinsamen Drehachse, um die der Flansch und die Schwungmasse zusammen drehbar und relativ zueinander begrenzt drehbar sind, und einer zwischen dem Flansch und der Schwungmasse wirksamen Feder-Dämpfer-Einrichtung, wobei die Feder-Dämpfer-Einrichtung eine drehzahlabhängig wirksame Reibeinrichtung mit wenigstens einer unter Fliehkraftwirkung verlagerbaren Fliehkraftmasse aufweist. Die Feder-Dämpfer-Einrichtung des Drehschwingungsdämpfers kann eine Feder, wenigstens eine Fliehkraftmasse und eine Reibfläche aufweisen. Die Reibeinrichtung kann wenigstens eine Fliehkraftmasse und eine Reibfläche aufweisen. Die Reibfläche kann an der Schwungmasse ausgebildet sein. Die Reibfläche kann mit einer Gegenreibfläche der Fliehkraftmasse reibend zusammenwirken.
Aufgrund der Verwendung von Fliehkraftmassen, die bei sich drehendem Drehschwingungsdämpfer reibend wirken, kann auf eine Verwendung von temperaturempfindlichen und alternden Gummibauteilen, wie diese beispielsweise bei Gummi-Drehschwingungsdämpfern verwendet werden, verzichtet werden. Es kann zudem auch ein Drehschwingungsdämpfer ohne temperaturempfindliche und alternde Visko-Öle, wie diese in Visko-Drehschwingungsdämpfern zum Einsatz kommen, zur Verfügung gestellt werden. In vielen Anwendungsfällen ist es vorteilhaft, dass der erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfer drehzahlabhängig gedämpft ist.
Eine Fliehkraftmasse kann in Umfangrichtung an den Flansch gekoppelt sein. Mehrere Fliehkraftmasse können in Umfangrichtung an den Flansch gekoppelt sein. Eine Fliehkraftmasse kann radial beweglich zu dem Flansch geführt sein. Mehrere Fliehkraftmassen können radial beweglich zu dem Flansch geführt sein. Bei sich drehendem Drehschwingungsdämpfer kann eine Relativdrehung zwischen dem Flansch und der Schwungmasse eine Reibung zwischen einer Fliehkraftmasse und der Schwungmasse bewirken. Bei sich drehendem Drehschwingungsdämpfer kann eine Relativdrehung zwischen dem Flansch und der Schwungmasse eine Reibung zwischen mehreren Fliehkraftmasse und der Schwungmasse bewirken. Eine Fliehkraftmasse kann in einer Nut in dem Flansch geführt ist. Mehrere Fliehkraftmassen können in jeweils einer Nut in dem Flansch geführt sein. Die Fliehkraftmassen können in Umfangsrichtung formschlüssig in dem Flansch geführt sein und sich in radialer Richtung an der Schwungmasse abstützen. In Umfangsrichtung ist zwischen den Fliehkraftmassen und der Schwungmasse eine ausschließlich reibschlüssige Verbindung gegeben.
Die zuvor beschriebene Anordnung kann dahingehend abgewandelt sein, dass eine Fliehkraftmasse in Umfangrichtung an die Schwungmasse gekoppelt sein kann. Mehrere Fliehkraftmasse können in Umfangrichtung an die Schwungmasse gekoppelt sein. Eine Fliehkraftmasse kann radial beweglich zu der Schwungmasse geführt sein und unter Fliehkrafteinfluss an den Flansch gedrückt werden. Mehrere Fliehkraftmassen können radial beweglich zu der Schwungmasse geführt sein und unter Fliehkrafteinfluss an den Flansch gedrückt werden. Bei sich drehendem Drehschwingungsdämpfer kann eine überlagerte Relativdrehung zwischen dem Flansch und der Schwungmasse eine Reibung zwischen einer Fliehkraftmasse und der Schwungmasse bewirken. Bei sich drehendem Drehschwingungsdämpfer kann eine überlagerte Relativdrehung zwischen dem Flansch und der Schwungmasse eine Reibung zwischen mehreren Fliehkraftmassen und der Schwungmasse bewirken. Eine Fliehkraftmasse kann in einer Nut in der Schwungmasse geführt ist. Mehrere Fliehkraftmassen können in jeweils einer Nut in der Schwungmasse geführt sein.
Mehrere Fliehkraftmassen können über den Umfang des Drehschwingungsdämpfers verteilt angeordnet sein. Zur Vermeidung einer Unwucht können mehrere Fliehkraftmassen gleichmäßig über den Umfang des Drehschwingungsdämpfers verteilt angeordnet sein. Genau drei Fliehkraftmassen können über den Umfang des Drehschwingungsdämpfers verteilt angeordnet sein.
Die wenigstens eine Fliehkraftmasse kann aus Metall gefertigt sein. Die wenigstens eine Fliehkraftmasse kann aus Stahl gefertigt sein. Die wenigstens eine Fliehkraftmasse kann aus Blech gefertigt sein. Die wenigstens eine Fliehkraftmasse kann aus Stahlblech gefertigt sein. Die wenigstens eine Fliehkraftmasse kann ein spanend bearbeitetes Bauteil sein. Die wenigstens eine Fliehkraftmasse kann ein Frästeil sein. Die wenigstens eine Fliehkraftmasse kann ein Gussteil sein. Die wenigstens eine Fliehkraftmasse kann ein Schmiedeteil sein.
Die Schwungmasse kann als ein erstes Masseteil einen Massering mit einer topfartigen Form aufweisen. Die Schwungmasse kann als zweites erstes Masseteil eine Massescheibe mit einer ringscheibenartigen Form aufweisen. Die Schwungmasse kann einen Massering und eine Massescheibe aufweisen. Der Massering und die Massescheibe können fest miteinander zu der Schwungmasse verbunden sein. Der Massering kann einen Bodenabschnitt und einen Wandbereich aufweisen. Der Wandbereich kann eine Reibfläche zum Zusammenwirken mit der wenigstens einen Fliehkraftmasse aufweisen. Der Bodenabschnitt des Masserings kann senkrecht zur Drehachse angeordnet sein. Der Wandbereich kann zylinderförmig um die Drehachse angeordnet sein. Der Wandbereich kann mit wenigstens einer Fliehkraftmasse dämpfend zusammen wirken. Der Massering und eine Massescheibe können axial zueinander beabstandet sein. Der Massering und eine Massescheibe können bereichsweise axial zueinander beabstandet sein. Der Massering und die Massescheibe können mit Ausnahme eines radial äußeren Bereiches axial zueinander beabstandet sein. Der Flansch kann abschnittsweise zwischen dem Massering und der Massescheibe angeordnet sein. Der Flansch kann axial zwischen dem Massering und der Massescheibe angeordnet sein. Ein radial äußerer Bereich des Masserings kann den Flansch radial außen in axialer Richtung umgreifen. Ein Wandbereich des Masserings kann den Flansch radial außen in axialer Richtung umgreifen. Der Massering und die Massescheibe können mittels mehrerer Bolzen axial zueinander beabstandet verbunden sein. Die Bolzen können parallel zur Drehachse ausgerichtet sein. Die Bolzen können durch Führungslöcher in dem Flansch hindurch verlaufen. Die Führungslöcher in dem Flansch können derart ausgebildet sein, dass die Schwungmasse in radialer Richtung mittels der Bolzen zu dem Flansch zentriert ist. Die Führungslöcher in dem Flansch können derart ausgebildet sein, dass die Schwungmasse in Umfangsrichtung begrenzt beweglich zu dem Flansch ist. Die Führungslöcher in dem Flansch können derart ausgebildet sein, dass die Schwungmasse in radialer Richtung mittels der Bolzen zu dem Flansch zentriert sind ist und die Schwungmasse in Umfangsrichtung begrenzt beweglich zu dem Flansch ist. Die Führungslöcher in dem Flansch können Langlöcher sein. Die Führungslöcher in dem Flansch können um die Drehachse gekrümmte Langlöcher sein.
Der Flansch kann aus Metall gefertigt sein. Der Flansch kann aus Stahl gefertigt sein. Der Flansch kann aus Blech gefertigt sein. Der Flansch kann aus Stahlblech gefertigt sein. Der Flansch kann ein spanend bearbeitetes Bauteil sein. Der Flansch kann ein Drehteil sein. Der Flansch kann ein Gussteil sein. Der Flansch kann ein Schmiedeteil sein.
Der Massering kann aus Metall gefertigt sein. Der Massering kann aus Stahl gefertigt sein. Der Massering kann aus Blech gefertigt sein. Der Massering kann aus Stahlblech gefertigt sein. Der Massering kann ein spanend bearbeitetes Bauteil sein. Der Massering kann ein Drehteil sein. Der Massering kann ein Gussteil sein. Der Massering kann ein Schmiedeteil sein.
Die Massescheibe kann aus Metall gefertigt sein. Die Massescheibe kann aus Stahl gefertigt sein. Die Massescheibe kann aus Blech gefertigt sein. Die Massescheibe kann aus Stahlblech gefertigt sein. Die Massescheibe kann ein spanend bearbeitetes Bauteil sein. Die er Massescheibe kann ein Drehteil sein. Die Massescheibe kann ein Gussteil sein. Die Massescheibe kann ein Schmiedeteil sein.
Eine Feder kann zwischen dem Flansch und der Schwungmasse wirken. Mehrere Federn können zwischen dem Flansch und der Schwungmasse wirken. Mehrere gleichmäßig über den Umfang des Drehschwingungsdämpfers verteilte Federn können zwischen dem Flansch und der Schwungmasse wirken. Sechs gleichmäßig über den Umfang des Drehschwingungsdämpfers verteilte Federn können zwischen dem Flansch und der Schwungmasse wirken. Jede der Federn kann sich einerseits an einer Umrandung einer von mehreren ersten Öffnungen im Flansch und andererseits an einer Umrandung einer von mehreren zweiten Öffnungen im Massering abstützen. Jede der Federn kann sich einerseits an einer Umrandung einer von mehreren ersten Öffnungen im Flansch und andererseits an einer Umrandung einer von mehreren dritten Öffnungen in der Massescheibe abstützen. Jede der Federn kann sich einerseits an einer Umrandung einer von mehreren ersten Öffnungen im Flansch und andererseits sowohl an einer Umrandung einer von mehreren zweiten Öffnungen im Massering als auch an einer Umrandung einer von mehreren dritten Öffnungen in der Massescheibe abstützen. In einer nicht ausgelenkten Relativlage zwischen dem Flansch und der Schwungmasse können beide Federenden einer jeden Feder an einer Umrandung einer von mehreren ersten Öffnungen im Flansch anliegen. Bei einer ausgelenkten Relativlage zwischen dem Flansch und der Schwungmasse kann ein Federende an einer Umrandung einer ersten Öffnungen im Flansch anliegen und das andere Federende an einer Umrandung einer zweiten Öffnungen im Massering anliegen, so dass der Massering und der Flansch in Richtung einer nicht ausgelenkten Relativlage vorgespannt sind. Bei einer ausgelenkten Relativlage zwischen dem Flansch und der Schwungmasse kann ein Federende an einer Umrandung einer ersten Öffnungen im Flansch anliegen und das andere Federende an einer Umrandung einer dritten Öffnungen in der Massescheibe anliegen, so dass die Massescheibe und der Flansch in Richtung einer nicht ausgelenkten Relativlage vorgespannt sind.
Die Feder-Dämpfer-Einrichtung des Drehschwingungsdämpfers kann eine drehzahlunabhängig wirksame Reibeinrichtung aufweisen. Eine überlagerte Relativdrehung zwischen dem Flansch und der Schwungmasse kann durch wenigstens eine Fliehkraftmasse abhängig von der Drehzahl des Drehschwingungsdämpfers und zusätzlich durch wenigstens eine unabhängig von der Drehzahl des Drehschwingungsdämpfers dämpfende Reibeinrichtung gedämpft sein. Die drehzahlunabhängig wirksame Reibeinrichtung kann eine Tellerfeder sein. Die drehzahlunabhängig wirksame Reibeinrichtung kann eine Tellerfeder sein, die zwischen dem Flansch und der Schwungmasse angeordnet ist. Die drehzahlunabhängig wirksame Reibeinrichtung kann eine Tellerfeder sein, die axial zwischen dem Flansch und der Massescheibe der Schwungmasse angeordnet ist. Dadurch kann ein Drehschwingungsdämpfer mit einer drehzahlabhängigen Dämpfung und einer überlagerten drehzahlunabhängigen Dämpfung zur Verfügung gestellt werden.
Mehrere Fliehkraftmassen, mehrere Federn und mehrere Bolzen können regelmäßig abwechselnd über den Umfang des Drehschwingungsdämpfers verteilt sein. Drei Fliehkraftmassen, sechs Federn und drei Bolzen können regelmäßig abwechselnd über den Umfang des Drehschwingungsdämpfers verteilt sein. In Umfangsrichtung kann jeder Feder einerseits eine Fliehkraftmasse und andererseits ein Bolzen benachbart sein.
Der Flansch kann eine koaxial zur Drehachse ausgebildete Verzahnung zur drehfesten Verbindung des Drehschwingungsdämpfers mit einem weiteren um die Drehachse drehbaren und eine Gegenverzahnung aufweisenden Bauteil aufweisen. Die Verzahnung kann eine axial wirksame Verzahnung sein. Die Verzahnung kann eine Hirthverzahnung sein. Das weitere Bauteil, mit dem der Drehschwingungsdämpfer verbindbar ist, kann eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine sein. Das weitere Bauteil kann eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine sein. Das weitere Bauteil kann ein Bauteil eines Zweimassenschwungrads in einem Antriebsstrang einer Brennkraftmaschine sein. Der Drehschwingungsdämpfer kann in eine Riemenscheibe integriert sein. Der Drehschwingungsdämpfer kann in eine Riemenscheibe für Keilriemen integriert sein. Der Drehschwingungsdämpfer kann in eine Riemenscheibe für Keilrippenriemen integriert sein. Der Drehschwingungsdämpfer kann Drehschwingungen in Kurbelwellen reduzieren. Der Drehschwingungsdämpfer kann Drehschwingungen in Nockenwellen reduzieren Der Drehschwingungsdämpfer kann Drehschwingungen. in Kraftstoffpumpen reduzieren. Der Drehschwingungsdämpfer kann Drehschwingungen eines mit diesem direkt oder indirekt verbundenen Aggregat reduzieren. Der Drehschwingungsdämpfer kann ein mit diesem direkt oder indirekt verbundenes Aggregat schonen und den Komfort eines Fahrzeugs, in dem der Drehschwingungsdämpfer verbaut ist, verbessern. Resonanzschwingungen werden effektiv gedämpft.
Der Drehschwingungsdämpfer kann zur Anordnung in einem Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs dienen. Der Antriebsstrang kann ein Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug sein. Der Antriebsstrang kann ein Parallelhybrid-Antriebsstrang sein. Der Antriebsstrang kann ein Vollhybrid-Antriebsstrang sein. Der Antriebsstrang kann einen ersten Energiewandler und einen zweiten Energiewandler aufweisen. Der erste Energiewandler kann zur Wandlung chemischer Energie in kinetische Energie dienen. Eine Brennkraftmaschine kann der erste Energiewandler sein. Die Brennkraftmaschine kann mit einem Kohlenwasserstoff, wie Benzin, Diesel, Flüssiggas (Liquefied Petroleum Gas, LPG, GPL), verdichtetem Erdgas (Compressed Natural Gas, CNG) oder flüssigem Erdgas (Liquefied Natural Gas, LNG) betreibbar sein. Die Brennkraftmaschine kann mit Wasserstoff betreibbar sein. Zur Energieversorgung des ersten Energiewandlers kann ein erster Energiespeicher vorgesehen sein. Der erste Energiespeicher kann ein Fluidtank sein. Der zweite Energiewandler kann zur Wandlung elektrischer Energie in kinetische Energie dienen. Die elektrische Maschine kann der zweite Energieumwandler sein. Die elektrische Maschine kann als Motor betreibbar sein. Die elektrische Maschine kann als Generator betreibbar sein. Die elektrische Maschine kann einen Motor und einen Generator baulich vereinigen. Zur Energieversorgung des zweiten Energiewandlers kann ein zweiter Energiespeicher vorgesehen sein. Der zweite Energiespeicher kann ein elektrischer Energiespeicher sein. Der zweite Energiespeicher kann ein Akkumulator sein. Der erste Energiewandler und/oder der zweite Energiewandler können zum wahlweisen oder parallelen Antrieb des Kraftfahrzeugs dienen. Der Antriebsstrang kann eine Reibungskupplungseinrichtung aufweisen. Der Antriebsstrang kann ein Getriebe aufweisen. Der Antriebsstrang kann wenigstens ein antreibbares Rad aufweisen.
Der erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfer ist ohne temperaturempfindliche und alternde Gummibauteile aufgebaut. Insbesondere weist der erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfer kein temperaturempfindliches und alterndes Visko-Öl auf. Insbesondere ist ein Drehschwingungsdämpfer mit einer drehzahlabhängigen Dämpfung zur Verfügung gestellt. Insbesondere ist ein Drehschwingungsdämpfer mit einer drehzahlabhängigen Dämpfung und einer überlagerten drehzahlunabhängigen Dämpfung zur Verfügung gestellt.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Drehschwingungsdämpfer, in welchem ein Massering durch Druckfedern an einem Flansch angekoppelt ist und eine Reibung zumindest teilweise drehzahlabhängig durch Fliehkraftgewichte erzeugt wird. Ein Einsatz eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers kann an Verbrennungskraftmaschinen zur Reduzierung und Dämpfung von Drehschwingungen einer Kurbelwelle erfolgen. An einem mit der Kurbelwelle verbundenen Flansch ist ein Massering elastisch angebunden. Die Elastizität und das Massenträgheitsmoment des Masserings sind so ausgelegt, dass der Massering bei Bedarf gegen die Eigenfrequenz der Kurbelwelle schwingt. Zusätzlich wird eine Reibung zwischen Flansch und Massering erzeugt wodurch in den meisten Zuständen die Drehschwingungen der Kurbelwelle ebenfalls gedämpft werden. Im Gegensatz zu Gummi-Drehschwingungsdämpfern, bei welchen der Massering durch eine Gummispur an den Flansch angebunden ist oder Visko-Drehschwingungsdämpfern, bei welchen die Reduzierung der Drehschwingungen der Kurbelwelle durch die Viskosität eines Öls zwischen Massering und Flansch erreicht wird, erfolgt die Dämpfung erfindungsgemäß über Reibung zwischen Fliehkraftgewichten und dem Massering. Die Nachteile eines Gummi-Drehschwingungsdämpfers, insbesondere eine Temperaturempfindlichkeit des Gummis, eine Alterung des Gummis und eine meist große axiale Bauraumlänge lassen sich mit einem erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer vermeiden. Die Nachteile eines Visko-Drehschwingungsdämpfers, insbesondere hohe Kosten, eine Temperaturempfindlichkeit des Öls und eine Alterung des Öls lassen sich mit einem erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer vermeiden. Bei einem erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer ist der Flansch fest mit der Kurbelwelle verbindbar. Dies kann mit Hilfe einer Hirthverzahnung über eine Zentralschraube erfolgen. Der Flansch verfügt über mehre Öffnungen um darin Druckfedern aufzunehmen. Auf beiden Seiten des Flansches befinden sich Seitenbleche (Massering und Massescheibe) einer Schwungmasse. Die Seitenbleche verfügen ebenfalls über Öffnungen, um die Druckfedern aufzunehmen. Beide Seitenbleche sind durch Niete miteinander verbunden. Die Niete dienen dabei gleichzeitig als axiales Distanzstück zwischen den beiden Seitenblechen. Durch weitere Öffnungen im Flansch werden die Seitenbleche durch die Niete radial zum Flansch geführt. Dadurch ist eine tangentiale Drehbewegung der Seitenbleche zum Flansch in beiden Richtungen möglich. Dieser Drehbewegung wirkt die Kraft der Druckfedern entgegen. Dadurch ergibt sich eine charakteristische Drehmomentenkennlinie des Drehschwingungsdämpfers, welche zusammen mit der Massenträgheit der Seitenbleche auf die Anforderungen der Kurbelwelle abgestimmt werden kann. Um die Druckfedern axial zu sichern, können die Öffnungen in den Seitenblechen über Anprägungen an den Außenseiten verfügen. Die Höhe der Federfenster in den Seitenblechen kann so geringer sein, als der Durchmesser der Federn. Für die Erzeugung der notwendigen Reibung stehen unterschiedliche Möglichkeiten zur Verfügung. Zum einen kann eine drehzahlunabhängige Reibung über eine Tellerfeder erzeugt werden. Zum anderen ist es möglich, eine drehzahlabhängige Reibung über die Fliehkraftmassen zu bewirken. Durch Simulationen wurde deutlich, dass eine drehzahlabhängige Reibung die besten Ergebnisse in Bezug auf geringe Drehunförmigkeiten der Kurbellwelle liefert. Die Fliehkraftmassen liegen in dafür vorgesehen Öffnungen des Flansches, wodurch sie tangential gehalten werden. Unter Drehzahl werden die Gewichte durch die Fliehkraft radial nach außen getragen und stützen sich am Massering ab. Der Massering verfügt dafür über einen Wandbereich in Form eines umgelegten Kragens. Dadurch entsteht eine drehzahlabhängige Reibung, welche einer tangentialen Bewegung der Schwungmasse zu dem Flansch beziehungsweise den Gewichten entgegenwirkt.
Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen schematisch und beispielhaft:
1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers,
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in 3 durch den Drehschwingungsdämpfer aus 1 und
3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in 2 durch den Drehschwingungsdämpfer aus 1.
Die 1 bis 3 zeigen einen erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer 100. Der Drehschwingungsdämpfer 100 ist um eine Drehachse 102 drehbar. Die nachfolgend verwendeten Richtungsangaben, insbesondere axial, radial und Umfangsrichtung, sind auf die Drehachse 102 bezogen. Die Grundform des Drehschwingungsdämpfers 100 ist weitgehend rotationssymmetrisch um die Drehachse 102. Der Drehschwingungsdämpfer 100 dient zur Reduzierung und Dämpfung von Drehschwingungen eines in den 1 bis 3 nicht dargestellten weiteren, um die Drehachse 102 drehbaren Bauteils, insbesondere einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine. Zur Verbindung des Drehschwingungsdämpfers 100 mit dem weiteren Bauteil weist der Drehschwingungsdämpfer 100 eine nachfolgend noch näher beschriebene Verzahnung 104 auf, die in Umfangsrichtung mit einer Gegenverzahnung des weiteren Bauteils formschlüssig und drehfest zusammenwirken kann. In axialer Richtung ist der Drehschwingungsdämpfer 100 mittels einer in den Figuren nicht dargestellten Zentralschraube mit dem weiteren Bauteil verbunden.
Der Drehschwingungsdämpfer 100 weist einen um die Drehachse 102 drehbaren Flansch 106 und eine um die Drehachse 102 drehbare Schwungmasse 108 auf. Die Schwungmasse 108 weist einen Massering 110 und eine Massescheibe 112 auf. Ein Bodenabschnitt 136 des Masserings 110 ist axial beabstandet zu der Massescheibe 112. Die Massescheibe 112 und der Massering 110 sind mittels dreier als Stufenbolzen ausgebildeter Bolzen 114 fest miteinander verbunden, vorliegend miteinander vernietet. Die drei Bolzen 114 sind gleichmäßig über den Umfang der Schwungmasse 108 verteilt, so dass alle 120° ein Bolzen 114 angeordnet ist. Ein radial äußerer Randbereich 116 des Flansches 106 ist axial zwischen dem Bodenabschnitt 136 des Masserings 110 und der Massescheibe 112 angeordnet.
Die Schwungmasse 108 ist mittels sechs Federn 118 elastisch an den Flansch 106 gekoppelt, so dass der Flansch 106 und die Schwungmasse 108 gemeinsam mit einer Drehzahl des Drehschwingungsdämpfers 100, die der Drehzahl des mit dem Drehschwingungsdämpfer 100 verbundenen weiteren Bauteils entspricht, um die Drehachse 102 drehbar sind. Aufgrund der Federn 118 ist eine überlagerte, insbesonderean den Wand oszillierende Relativdrehung zwischen dem Flansch 106 und der Schwungmasse 108 möglich.
In dem Flansch 106 sind drei Fliehkraftmassen 120 in radialer Richtung geführt. Die drei Fliehkraftmassen 120 sind gleichmäßig über den Umfang des Flansches 106 verteilt, so dass alle 120° eine Fliehkraftmasse 120 angeordnet ist. Bei einer Drehung des Drehschwingungsdämpfers 100 mit einer Drehzahl wirkt auf jede der drei Fliehkraftmassen 120 eine Fliehkraftkomponente 122, die die jeweilige Fliehkraftmasse 120 an eine Reibfläche eines Wandbereichs 124 der Schwungmasse 108 drückt. Die überlagerte, oszillierende Relativdrehung zwischen dem Flansch 106 und der Schwungmasse 108 bewirkt eine Relativbewegung zwischen den Fliehkraftmassen 120 und der Reibfläche des Wandbereichs 124 der Schwungmasse 108, so dass eine Reibung zwischen den Fliehkraftmassen 120 und der Reibfläche des Wandbereichs 124 und daraus resultierend eine Dämpfung der Relativdrehung zwischen dem Flansch 106 und der Schwungmasse 108 erfolgt. Eine Feder-Dämpfer-Einrichtung des Drehschwingungsdämpfers 100 weist die Feder 118, die Fliehkraftmassen 120 und die Reibfläche des Wandbereichs 124 auf.
Die Größe der Fliehkraftkomponente 122 und somit die Reibung zwischen den Fliehkraftmassen 120 und dem Wandbereich 124 und damit der Betrag der Dämpfung ändert sich aufgrund allgemein bekannter physikalischer Gesetzmäßigkeiten mit der Drehzahl des Drehschwingungsdämpfers 100. Eine zunehmende Drehzahl des Drehschwingungsdämpfers 100 bewirkt eine zunehmende Dämpfung der überlagerten, oszillierenden Relativdrehung zwischen dem Flansch 106 und der Schwungmasse 108.
Der Flansch 106 ist ein umgeformtes Blech. Der Flansch 106 weist eine zur Drehachse 102 weitgehend rotationssymmetrische Grundform auf. Der Flansch 106 weist radial außen den ringförmigen Randbereich 116 und radial innen einen topfförmigen Anbindungsbereich 126 auf. Der Randbereich 116 ist einteilig mit dem Anbindungsbereich 126 verbunden. Der Randbereich 116 weist sechs erste Öffnungen 128 zur Aufnahme jeweils einer Feder 118 auf, die gleichmäßig über den Umfang des Randbereichs 116 verteilt sind. Jede der ersten Öffnungen 128 hat eine annähernd rechteckförmige Gestalt. Eine Umrandung einer jeden ersten Öffnung 128 umfasst zwei kurze und zwei lange Seiten. Die beiden langen Seiten der ersten Öffnungen 128 verlaufen tangential zur Umfangsrichtung. Die beiden kurzen Seiten der ersten Öffnungen 128 dienen bei entsprechender Relativwinkellage zwischen dem Flansch 106 und der Schwungmasse 108 jeweils der Abstützung einer der Federn 118 in Umfangsrichtung am Flansch 106. Der Randbereich 116 weist zudem drei langlochförmige Führungslöcher 132 auf, die gleichmäßig über den Umfang des Randbereichs 116 verteilt sind und der Führung der Schwungmasse 108 an dem Flansch 106 dienen. Die den Massering 110 und die Massescheibe 112 der Schwungmasse 108 verbindenden Bolzen 114 verlaufen durch jeweils eines der Führungslöcher 132. Die Führungslöcher 132 sind derart ausgebildet, dass die Schwungmasse 108 in radialer Richtung mittels der Bolzen 114 zu dem Flansch 106 zentriert ist und die Schwungmasse 108 in Umfangsrichtung begrenzt beweglich zu dem Flansch 106 ist. Bei einer maximalen Relativdrehung zwischen dem Flansch 106 und der Schwungmasse 108 geraten die Bolzen 114 in Anlage an die Wandungen der Führungslöcher 132. Dies gilt für beide Relativdrehrichtungen. Der Randbereich 116 weist zudem in seinem radial äußeren Bereich drei in radialer Richtung verlaufende Nuten 134 auf, die gleichmäßig über den Umfang des Randbereichs 116 verteilt sind und der Führung der Fliehkraftmassen 120 dienen. Jeweils eine Fliehkraftmasse 120 ist in einer Nut 134 beweglich geführt. Unter Einwirkung der Fliehkraftkomponente 122 bewegt sich die jeweilige Fliehkraftmasse 120 soweit innerhalb der zugehörigen Nut 134 in radialer Richtung nach außen, bis die Fliehkraftmasse 120 an der Reibfläche des Wandbereichs 124 der Schwungmasse 108 anliegt.
Der topfförmige Anbindungsbereich 126 des Flansches 106 ragt in axialer Richtung einseitig aus der Schwungmasse 108 heraus. Dazu weist der Massering 110 ein zentrales, mit der Drehachse 102 fluchtendes, Loch auf. Ein Boden des topfförmigen Anbindungsbereiches 126 verläuft senkrecht zur Drehachse 102 und dient der Anbindung des Drehschwingungsdämpfers 100 an das weitere Bauteil, beispielsweise eine Kurbelwelle. Dazu ist in die nach außen weisende Fläche des Bodens des Anbindungsbereiches 126 eine axial wirksame Verzahnung 104, vorliegend eine Hirthverzahnung, eingebracht. Die Verzahnung 104 ist kreisringförmig um ein Durchgangsloch 130 in dem Anbindungsbereich 126, das als ein Durchgangloch für die Zentralschraube dient, ausgebildet.
Der Massering 110 ist ein umgeformtes Blech. Der Massering 110 weist eine zur Drehachse 102 weitgehend rotationssymmetrische Grundform auf. Der Massering 110 hat einen L-förmigen Querschnitt. Ein weitgehend ebener Bodenabschnitt 136 des Masserings 110 verläuft senkrecht zur Drehachse 102 und weist das zentrale, mit der Drehachse 102 fluchtende Loch zur Durchführung des Anbindungsbereichs 126 des Flansches 106 auf. Radial außen schließt sich an den Bodenabschnitt 136 der Wandbereich 124 des Masserings 110 an. Der Wandbereich 124 verläuft kreiszylinderförmig um die Drehachse 102. Der Wandbereich 124 umschließt den Randbereich 116 des Flansches 106 mit etwas Luft und bildet eine radial äußere Begrenzung des Drehschwingungsdämpfers 100. Der Bodenabschnitt 136 weist sechs zweite Öffnungen 138 zur Aufnahme jeweils einer Feder 118 auf, die gleichmäßig über den Umfang des Bodenabschnitts 136 verteilt sind. Jede der zweiten Öffnungen 138 hat eine annähernd rechteckförmige Gestalt. Eine Umrandung einer jeden zweiten Öffnung 138 umfasst zwei kurze und zwei lange Seiten. Die beiden langen Seiten der zweiten Öffnungen 138 verlaufen tangential zur Umfangsrichtung. Die beiden kurzen Seiten der zweiten Öffnungen 138 dienen bei entsprechend ausgelenkter Relativwinkellage zwischen dem Flansch 106 und der Schwungmasse 108 jeweils der Abstützung eines Federendes einer der Federn 118 in Umfangsrichtung am Massering 110. Der Bodenabschnitt 136 weist zudem drei Nietlöcher auf, die gleichmäßig über den Umfang des Bodenabschnitts 136 verteilt sind und der Aufnahme der drei Bolzen 114 dienen.
Die Massescheibe 112 ist ein umgeformtes Blech. Die Massescheibe 112 weist eine zur Drehachse 102 weitgehend rotationssymmetrische Grundform auf. Die Massescheibe 112 ist weitgehend eben und verläuft senkrecht zur Drehachse 102 und weist ein zentrales, mit der Drehachse 102 fluchtendes, Loch auf. Die Massescheibe 112 weist sechs dritte Öffnungen 140 zur Aufnahme jeweils einer Feder 118 auf, die gleichmäßig über den Umfang der Massescheibe 112 verteilt sind und mit den zweiten Öffnungen 138 in dem Massering 110 fluchten. Zudem fluchten die zweiten und dritten Öffnungen 138, 140 bei nicht ausgelenkter Relativlage zwischen dem Flansch 106 und der Schwungmasse 108 mit den ersten Öffnungen 128. Jede der dritten Öffnungen 140 hat eine annähernd rechteckförmige Gestalt. Eine Umrandung einer jeden dritten Öffnung 140 umfasst zwei kurze und zwei lange Seiten. Die beiden langen Seiten der dritten Öffnungen 140 verlaufen tangential zur Umfangsrichtung. Die beiden kurzen Seiten der dritten Öffnungen 140 dienen bei entsprechend ausgelenkter Relativwinkellage zwischen dem Flansch 106 und der Schwungmasse 108 jeweils der Abstützung eines Federendes einer der Federn 118 in Umfangsrichtung am Massering 110. Die Massescheibe 112 weist zudem drei Nietlöcher auf, die gleichmäßig über den Umfang der Massescheibe 112 verteilt sind und der Aufnahme der drei Bolzen 114 dienen. Die Nietlöcher der Massescheibe 112 fluchten mit den Nietlöchern des Masserings 110.
Die Federn 118 sind als Schraubendruckfedern ausgeführt. In axialer Richtung sind die Federn 118 mittig zu den ersten Öffnungen 128 angeordnet und ragen axial beidseitig über die Umrandungen der Öffnungen 128 heraus. Einerseits ragen die axial überstehenden Teile der Federn 118 in die zweiten Öffnungen 138 hinein. Andererseits ragen die axial überstehenden Teile der Federn 118 in die dritten Öffnungen 140 hinein. Um die Lage der Federn 118 in axialer Richtung zu sichern, weist der Massering 110 im Bereich der zweiten Öffnungen 138 und die Massescheibe 112 im Bereich der dritten Öffnungen 140 axial wirksame Anprägungen 142 auf. In Umfangsrichtung wirken die Federn 118 aufgrund der zuvor beschriebenen Abstützung an den Umrandungen der Öffnungen 128, 138, 140 einer Relativdrehung zwischen dem Flansch 106 und der Schwungmasse 108 entgegen.
Die Bolzen 114 sind als Stufenbolzen mit Zylinderabschnitten unterschiedlicher Durchmesser ausgeführt. Ein axial mittlerer Bereich eines jeden Stufenbolzens 114 hat einen Durchmesser, der größer ist, als die Durchmesser der Nietlöcher in dem Massering 110 und der Massescheibe 112 und der geringfügig größer ist, als die radiale Abmessung der Führungslöcher 132 in dem Flansch 106. Dieser mittlere Bereich dient als Distanzstück zwischen dem Bodenabschnitt des Masserings 110 und der Massescheibe 112. An beide Enden des mittleren Abschnitts des Bolzens 114 schließt sich jeweils ein Nietbereich an, der in einem unverformten Zustand einen Durchmesser hat, der geringfügig kleiner ist, als die Durchmesser der Nietlöcher in dem Massering 110 und der Massescheibe 112. Während der Montage des Drehschwingungsdämpfers 100 werden zunächst die Bolzen 114 durch die Führungslöcher 132 des Flansches 106 gesteckt. Anschließend werden der Massering 110 und die Massescheibe 112 auf die Bolzen 114 aufgeschoben, bis die Nietbereiche die Nietlöcher durchdrungen haben und der Massering 110 und der Massescheibe 112 jeweils an einer Stufe zwischen dem mittleren Zylinderabschnitt und dem jeweiligen Nietbereich anliegen. Anschließend werden die Nietbereiche vernietet und dadurch die axiale Relativlage von Massering 110 und Massescheibe 112 gesichert.
Die Fliehkraftmassen 120 haben jeweils eine quaderförmige Grundform. Die Kanten der Fliehkraftmassen 120 sind abgerundet. Eine dem Wandbereich 124 des Masserings 110 zugwandte Fläche einer jeden Fliehkraftmasse 120 ist in radialer Richtung nach außen gewölbt, wobei der Radius der Wölbung kleiner ist als der Krümmungsradius des Wandbereichs 124. Die Wölbung der Fliehkraftmasse umfasst eine Gegenreibfläche zum Zusammenwirken mit der Reibfläche des Wandbereichs 124 auf. Dadurch ist eine definierte Anlage zwischen den Fliehkraftmassen 120 und dem Wandbereich 124 gegeben.
Vorliegend ist axial zwischen der Massescheibe 112 und dem Flansch 106 eine Tellerfeder 144 angeordnet. Die Tellerfeder 144 ist zwischen der Massescheibe 112 und dem Flansch 106 vorgespannt. Eine oszillierende Relativdrehung zwischen dem Flansch 106 und der Schwungmasse 108 ist durch die Tellerfeder 114 zusätzlich drehzahlunabhängig gedämpft. Die Tellerfeder 144 ist vorliegend Bestandteil der Feder-Dämpfer-Einrichtung des Drehschwingungsdämpfers 100. Die Tellerfeder 144 kann optional entfallen, ohne die Ausführbarkeit und Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers 100 zu beeinträchtigen.
Bezugszeichenliste

100: Drehschwingungsdämpfer
102: Drehachse
104: Verzahnung
106: Flansch
108: Schwungmasse
110: Massering
112: Massescheibe
114: Bolzen
116: Randbereich
118: Feder
120: Fliehkraftmasse
122: Fliehkraftkomponente
124: Wandbereich
126: Anbindungsbereich
128: erste Öffnung
130: Durchgangsloch
132: Führungsloch
134: Nut
136: Bodenabschnitt
138: zweite Öffnung
140: dritte Öffnung
142: Anprägung
144: Tellerfeder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10148961 A1 [0002]
DE 102004035564 A1 [0003]

Claims

Drehschwingungsdämpfer (100), insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Flansch (106) und eine Schwungmasse (108) mit einer gemeinsamen Drehachse (102), um die der Flansch (106) und die Schwungmasse (108) zusammen drehbar und relativ zueinander begrenzt drehbar sind, und einer zwischen dem Flansch (106) und der Schwungmasse (108) wirksamen Feder-Dämpfer-Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder-Dämpfer-Einrichtung eine drehzahlabhängig wirksame Reibeinrichtung (120, 124) mit wenigstens einer unter Fliehkraftwirkung verlagerbaren Fliehkraftmasse (120) aufweist.
Drehschwingungsdämpfer (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fliehkraftmasse (120) in Umfangrichtung an den Flansch (106) gekoppelt und radial beweglich zu dem Flansch (106) geführt ist, und bei sich drehendem Drehschwingungsdämpfer (100) eine Relativdrehung zwischen dem Flansch (106) und der Schwungmasse (108) eine Reibung zwischen der Fliehkraftmasse (120) und der Schwungmasse (108) bewirkt.
Drehschwingungsdämpfer (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fliehkraftmasse (120) in einer, insbesondere in radialer Richtung ausgerichteten, Nut (134) in dem Flansch (106) geführt ist.
Drehschwingungsdämpfer (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Fliehkraftmassen (120), insbesondere drei Fliehkraftmassen (120) gleichmäßig über den Umfang des Drehschwingungsdämpfers (100) verteilt angeordnet sind, und insbesondere jede der Fliehkraftmassen (120) in jeweils einer von mehreren Nuten (134) in dem Flansch (106) geführt ist.
Drehschwingungsdämpfer (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungmasse (108) einen insbesondere topfförmigen Massering (110) und eine Massescheibe (112) aufweist, die wenigstens bereichsweise axial zueinander beabstandet sind und der Flansch (106) wenigstens teilweise axial zwischen dem Massering (110) und der Massescheibe (112) angeordnet ist.
Drehschwingungsdämpfer (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Massering (110) und die Massescheibe (112) mittels mehrerer, insbesondere parallel zur Drehachse (102) ausgerichteter, Bolzen (114) axial zueinander beabstandet verbunden sind, und die Bolzen (114) durch Führungslöcher (132) in dem Flansch (106) hindurch verlaufen, wobei die Führungslöcher (132) derart ausgebildet sind, dass die Schwungmasse (108) in radialer Richtung mittels der Bolzen (114) zu dem Flansch (106) zentriert ist und die Schwungmasse (108) in Umfangsrichtung begrenzt beweglich zu dem Flansch (106) ist.
Drehschwingungsdämpfer (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, insbesondere sechs gleichmäßig über den Umfang des Drehschwingungsdämpfers (100) verteilte, Federn (118) zwischen dem Flansch (106) und der Schwungmasse (108) wirken, und insbesondere jede der Federn (118) sich einerseits an einer Umrandung einer von mehreren ersten Öffnungen (128) im Flansch (106) und andererseits an einer Umrandung einer von mehreren zweiten Öffnungen (138) im Massering (110) und/oder an einer Umrandung einer von mehreren dritten Öffnungen (140) in der Massescheibe (112) abstützt.
Drehschwingungsdämpfer (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder-Dämpfer-Einrichtung eine drehzahlunabhängig wirksame Reibeinrichtung, insbesondere eine zwischen dem Flansch (106) und der Schwungmasse (108) angeordnete Tellerfeder (144), aufweist.
Drehschwingungsdämpfer (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (106) eine koaxial zur Drehachse (102) ausgebildete Verzahnung (104) zur drehfesten Verbindung des Drehschwingungsdämpfers (100) mit einem weiteren um die Drehachse (102) drehbaren und eine Gegenverzahnung aufweisenden Bauteil, insbesondere eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, aufweist.
Drehschwingungsdämpfer (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (104) eine axial wirksame Verzahnung, insbesondere eine Hirthverzahnung, ist.