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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tilgersystem mit einem zur Aufnahme von Tilgermassen dienenden Tilgermassenträger, der ebenso wie die Tilgermassen über Führungsbahnen verfügt, wobei die Führungsbahnen von Tilgermassenträger und Tilgermassen mittels zumindest jeweils eines Koppelelementes miteinander in Wirkverbindung stehen, indem das jeweilige Koppelelement sowohl in den Führungsbahnen des Tilgermassenträgers als auch in den Führungsbahnen der Tilgermassen relativ bewegbar ist, und zwar zwischen einer Zentralposition, in welcher das jeweilige Koppelelement in Umfangsrichtung der Führungsbahnen frei von einer Auslenkung ist, und einer Auslenkposition, in welcher eine Auslenkung aus der Zentralposition in Umfangsrichtung erfolgt ist, wobei die Auslegung erster Führungsbahnen auf eine erste Ordnung und die Auslegung zumindest zweiter Führungsbahnen auf wenigstens eine zweite Ordnung erfolgt, und die jeweilige Ordnung von der Zylinderzahl des jeweils anregenden Antriebs abhängig ist.
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Ein derartiges Tilgersystem ist aus der
DE 10 2013 213 011 A1 bekannt. An einem Tilgermassenträger sind eine Mehrzahl von Tilgermassen aufgenommen, von denen jede zwei Führungsbahnen aufweist, in denen jeweils ein die Wirkverbindung zu den zugeordneten Führungsbahnen des Tilgermassenträgers herstellendes Koppelelement relativ bewegbar aufgenommen ist. Das Tilgersystem kann auf bestimmte unterschiedliche Ordnungen der von einem Antrieb, wie einer Brennkraftmaschine, erzeugten Anregungen abgestimmt werden, beispielsweise durch unterschiedliche geometrische Ausgestaltung der Führungsbahnen. Ein derartiges Tilgersystem ist in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine, welche mit zu- oder abschaltbaren Zylindern ausgebildet ist, besonders vorteilhaft einsetzbar.
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Die Ordnungen der durch eine Brennkraftmaschine erzeugten Anregungen hängen von der Zylinderzahl dieses Antriebs ab, so dass beispielsweise bei einem Sechszylinderantrieb die dritte Ordnung bestimmend ist, bei hälftiger Abschaltung der Zylinder dagegen die 1,5. Ordnung. Dies ist bedingt durch die Anzahl der Zündungen pro Umdrehung einer Kurbelwelle des Antriebs, wobei, die Ausbildung des Antriebs als Viertaktmaschine vorausgesetzt, bei einem Sechszylinderantrieb pro Umdrehung der Kurbelwelle drei Zündungen erfolgen, bei hälftiger Abschaltung der Zylinder dagegen 1,5 Zündungen. Dies bedeutet, dass die Führungsbahnen in Tilgermassenträger und Tilgermasse für jeden dieser beiden Betriebszustände der Brennkraftmaschine über eine jeweils andere geometrische Ausgestaltung verfügen müssen. Das Tilgersystem muss demnach zwei Tilgermassenträger bereithalten, um für die unterschiedlichen Betriebszustände der Brennkraftmaschine die jeweils passenden Führungsbahnen bereitstellen zu können. Dies ist aufwändig und teuer.
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In
3 der
DE 10 2013 213 011 A1 sind Führungsbahnen für Tilgersysteme beispielhaft dargestellt, und zwar für die beiden vorgenannten Betriebszustände der Brennkraftmaschine, wobei sich die Führungsbahnen bezüglich ihrer geometrischen Ausgestaltung voneinander unterscheiden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tilgersystem so auszubilden, dass dieses bei geringstmöglicher Vielfalt an Bauteilen für eine größtmögliche Anzahl an Antrieben geeignet ist.
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Gemäß dem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Tilgersystem.
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Das Tilgersystem ist mit einem zur Aufnahme von Tilgermassen dienenden Tilgermassenträger versehen, der ebenso wie die Tilgermassen über Führungsbahnen verfügt, wobei die Führungsbahnen von Tilgermassenträger und Tilgermassen mittels zumindest jeweils eines Koppelelementes miteinander in Wirkverbindung stehen, indem das jeweilige Koppelelement sowohl in den Führungsbahnen des Tilgermassenträgers als auch in den Führungsbahnen der Tilgermassen relativ bewegbar ist, und zwar zwischen einer Zentralposition, in welcher das jeweilige Koppelelement in Umfangsrichtung der Führungsbahnen frei von einer Auslenkung ist, und einer Auslenkposition, in welcher eine Auslenkung aus der Zentralposition in Umfangsrichtung erfolgt ist, wobei die Auslegung erster Führungsbahnen auf eine erste Ordnung und die Auslegung zumindest zweiter Führungsbahnen auf wenigstens eine zweite Ordnung erfolgt, und die jeweilige Ordnung von der Zylinderzahl des jeweils anregenden Antriebs abhängig ist.
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Von besonderer Bedeutung hierbei ist, dass sowohl die auf eine erste Ordnung ausgelegten ersten Führungsbahnen als auch die auf wenigstens eine zweite Ordnung ausgelegten, zumindest zweiten Führungsbahnen jeweils am gleichen Tilgermassenträger vorgesehen sind, wobei aber von diesen Führungsbahnen jeweils nur diejenigen zur Aufnahme von Tilgermassen ausgewählt sind, die der jeweils zu tilgenden Ordnung zugeordnet sind.
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Die Ausgangssituation sieht vor, dass die Führungsbahnen im Tilgermassenträger sowie in den Tilgermassen in Abhängigkeit von der Zylinderzahl des die Anregungen erzeugenden Antriebs stark variieren. Hierbei würden die Führungsbahnen eines Vierzylinderantriebs beispielsweise über einen wesentlich größeren Kurvenradius um einen Einstechpunkt und damit über eine deutlich geringere Krümmung verfügen, als die Führungsbahnen eines Sechszylinderantriebs. Die vorliegende Lösung dieses Problems liegt darin, nicht für jeden Antrieb einen eigenen Tilgermassenträger vorzusehen, bei welchem die Führungsbahnen jeweils entsprechend der Ordnung der vom jeweiligen Antrieb erzeugten Anregungen ausgebildet sind, sondern statt dessen einen Tilgermassenträger, bei welchem die Führungsbahnen für zumindest zwei Antriebe unterschiedlicher Ordnungen vorgesehen sind. Es genügt dann, von diesen Führungsbahnen jeweils nur diejenigen zur Aufnahme von Tilgermassen auszuwählen, die der zu tilgenden Ordnung des mit dem Tilgersystem jeweils kombinierten Antriebs zugeordnet sind. Hierdurch ergeben sich erhebliche fertigungstechnische Vorteile, da ungeachtet des jeweiligen Antriebs stets der gleiche Tilgermassenträger verwendet werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
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1 eine Draufsicht auf ein Tilgersystem mit Tilgermassenträger und mit Tilgermassen, die in einer Ausgangsposition dargestellt sind, die sie bei die Gewichtskraft übersteigender Fliehkraft und frei von eingeleiteten Torsionsschwingungen einnehmen;
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2 wie 1, aber mit den Tilgermassen in einer Position, die sie bei die Fliehkraft übersteigender Gewichtskraft einnehmen;
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3 eine Herauszeichnung des Tilgermassenträgers mit Führungsbahnen für die Tilgermassen, wobei ein erster Teil der Führungsbahnen zugunsten einer Zuordnung zu Anregungen einer ersten Ordnung und ein zweiter Teil der Führungsbahnen zugunsten einer Zuordnung zu Anregungen einer zweiten Ordnung abweichend voneinander ausgebildet sind;
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4 wie 3, aber mit räumlicher Darstellung des Tilgermassenträgers;
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5 Bestückung des ersten Teils der Führungsbahnen mit Tilgermassen;
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6 Darstellung des Tilgersystems aus 5 entlang einer Schnittlinie VI-VI in 5;
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7 Bestückung des zweiten Teils der Führungsbahnen mit Tilgermassen;
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8 Darstellung des Tilgersystems aus 7 entlang einer Schnittlinie VIII-VIII in 7;
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9 eine schematische Darstellung eines Antriebsstranges.
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In 1 ist ein Tilgersystem 1 mit einem Tilgermassen-Trägerelement 3a eines Tilgermassenträgers 4 dargestellt, an welchem eine Mehrzahl von Tilgermassen 7 aufgenommen sind. Die Tilgermassen 7 verfügen über jeweils paarweise ausgebildete Führungsbahnen 22 zur Aufnahme von als im Wesentlichen zylindrische Rollkörper 20 ausgebildeten Koppelelementen 18, wobei die Führungsbahnen 22 derart ausgelegt sind, dass sie eine radiale Relativbewegung der Tilgermassen 7 gegenüber den Koppelelementen 18 ermöglichen. Die Tilgermassen 7 weisen, radial innen an ihre Umfangsseiten 42 angrenzend, Anschlagseiten 43 auf.
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Am Tilgermassenträger 4 sind, ebenfalls jeweils paarweise, Führungsbahnen 13 vorgesehen, die über einen gekrümmten Verlauf verfügen. Gemäß Darstellung in 1 oder 2 verfügen die Führungsbahnen 13 über je einen Ausgangsbereich 14, in welchem die jeweilige Führungsbahn 13 den größten Radialabstand von einer Zentralachse 15 aufweist, und über Anschlussbereiche 17, die sich, einander umfangsmäßig entgegengesetzt erstreckend, an beide Seiten des Ausgangsbereiches 14 anschließen. Auch die an den Tilgermassen 7 vorgesehenen Führungsbahnen 22 verfügen über einen gekrümmten Verlauf, mit je einem Ausgangsbereich 24, in welchem die jeweilige Führungsbahn 22 den geringsten Radialabstand von der Zentralachse 15 aufweist, und mit Anschlussbereichen 25, die sich, einander umfangsmäßig entgegengesetzt erstreckend, an beide Seiten des Ausgangsbereiches 24 anschließen. Die Führungsbahnen 22 sind jeweils beidseits eines Tilgermassenzentrums 35 der jeweiligen Tilgermasse 7 vorgesehen. 1 zeigt den Zustand der Tilgermassen 7 bei Fahrbetrieb, der dann vorliegt, wenn das Tilgersystem 1 mit einer Drehzahl betrieben wird, bei welcher die Fliehkraft die Gewichtskraft übersteigt.
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Die in den Führungsbahnen 13 und 22 aufgenommenen Koppelelemente 18 greifen jeweils axial benachbart zu einer der Führungsbahnen 22 in die jeweils zugeordnete Führungsbahn 13 ein. In der Darstellung gemäß 1 streben die Tilgermassen 7, bedingt durch die Fliehkraft, nach radial außen, so dass sich die Koppelelemente 18 jeweils im Ausgangsbereich 24 der jeweiligen Führungsbahn 22 positionieren, also in demjenigen Bereich der Führungsbahnen 22, der über den geringsten Radialabstand zur Zentralachse 15 verfügt. Die Koppelelemente 18 stützen sich hierbei jeweils im Ausgangsbereich 14 der Führungsbahnen 13 des Tilgermassenträgers 4 ab, also in demjenigen Bereich der Führungsbahnen 13, der über den größten Radialabstand zur Zentralachse 15 verfügt.
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Die Tilgermassen 7 weisen jeweils an ihren radial inneren Enden jeweils eine geometrische Anformung 28 auf, die im umfangsseitig mittleren Teil über eine erste Kontaktbereiche 26 verfügt, in den umfangsseitig äußeren Teilen dagegen über zweite Kontaktbereiche 27. Der jeweilige erste Kontaktbereich 26 verfügt über eine Bereichsmitte 37, welche den ersten Kontaktbereich 26 in Anformunghälften 23 unterteilt. Diese geometrische Anformung 28 wirkt in nachfolgend noch zu beschreibender Weise mit radial innerhalb der Tilgermassen 7 vorgesehenen Anschlägen 31 zusammen, die an einem ringförmigen Bauteil 32 zusammen gefasst sind.
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Das ringförmige Bauteil 32 verfügt in Umfangsrichtung zwischen je zwei Tilgermassen 7 über je eine Halterung 34, die jeweils einen Aufnehmer 11 umschließt, so dass die Halterung 34 jeweils als Anschlagaufnehmer 38 dient. Das ringförmige Bauteil 32 ist demnach drehfest an dem Tilgermassenträger 4 aufgenommen. Ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Ringkörper 33 wirkt zwischen je zwei Anschlagaufnehmern 38 jeweils als Anschlagprofil 40. Anschlagaufnehmer 38 und Anschlagprofile 40 bilden gemeinsam Anschläge 31 an dem ringförmigen Bauteil 32.
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Wenn das Tilgersystem 1 mit einer Drehzahl betrieben wird, bei welcher die Fliehkraft die Gewichtskraft übersteigt, streben die Tilgermassen 7 unter der Wirkung der Fliehkraft nach radial außen, so dass sich die Koppelelemente 18 jeweils im Ausgangsbereich 24 der jeweiligen Führungsbahn 22 der Tilgermassen 7 positionieren können. Torsionsschwingungen können zwar Auslenkungen der Tilgermassen 7 in Umfangsrichtung erzwingen, wodurch die Koppelelemente 18 aus den Ausgangsbereichen 14, 24 der Führungsbahnen 13, 22 in deren Anschlussbereiche 17, 25 ausgelenkt werden, jedoch erfolgt bei abklingender Torsionsschwingung stets eine Rückstellung der Koppelelemente 18 in die Ausgangsposition unter der Wirkung der Fliehkraft.
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Fällt die Fliehkraft dagegen unter die Gewichtskraft, beispielsweise bei einem Kriechbetrieb eines Kraftfahrzeuges oder beim Abstellen eines Antriebs, wie beispielsweise einer Brennkraftmaschine, dann fallen die Tilgermassen 7 nach radial innen, um die in 2 gezeigte Relativposition zueinander und zum Tilgermassenträger 4 einzunehmen. Bei einem solchen Betriebszustand fallen die beiden sich radial oberhalb der Zentralachse 15 befindlichen Tilgermassen 7 nach radial innen, bis ihre Anschlagseiten 43 mit der für die Bewegungsrichtung relevanten Anformungshälfte 23 des ersten Kontaktbereichs 26 in Anlage an dem zugeordneten Anschlagprofil 40 des Anschlags 31 am Ringkörper 33 des ringförmigen Bauteils 32 gekommen sind. Sollten die Führungsbahnen 13, 22 eine weitere Bewegung der Tilgermassen 7 nach radial unten zulassen, wird diese Bewegung erst dann enden, wenn der für die Bewegungsrichtung relevante zweite Umfangsbereich 27 der jeweiligen Tilgermasse 7 an der Halterung 34 und damit am Anschlagaufnehmer 38 des ringförmigen Bauteils 32 in Anlage gelangt ist. Die beiden sich radial unterhalb der Zentralachse 15 befindlichen Tilgermassen 7 fallen ebenfalls nach radial innen, bis ihre Anschlagseiten 43 mit den daran angeformten, für die Bewegungsrichtung relevanten ersten Kontaktbereichen 26 in Anlage an dem zugeordneten Anschlagprofil 40 des Anschlags 31 am Ringkörper 33 des ringförmigen Bauteils 32 gekommen sind, und bis zudem die für die Bewegungsrichtung relevanten zweiten Kontaktbereiche 27 der jeweiligen Tilgermassen 7 an den entsprechenden Halterungen 34 und damit an den Anschlagaufnehmern 38 des ringförmigen Bauteils 32 in Anlage gelangt sind. Auf diese Weise wird verhindert, dass die beiden sich radial unterhalb der Zentralachse 15 befindlichen Tilgermassen 7 mit ihren Umfangsseiten 42 in Anlage aneinander gelangen.
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Gemäß den 3 und 4 verfügt der Tilgermassenträger 4, beispielhaft gezeigt mittels des Tilgermassen-Trägerelementes 3a, über Führungsbahnen 13a, 13 unterschiedlicher Ausgestaltung. Hierbei sind erste Führungsbahnen 13a mit in Umfangsrichtung kompakter Ausbildung für Anregungen einer ersten Ordnung eines Antriebs 5 (vgl. 9) vorgesehen, und zweite Führungsbahnen 13b mit in Umfangsrichtung gegenüber den ersten Führungsbahnen 13a größerer Ausbildung für Anregungen einer zweiten Ordnung des Antriebs 5. Die ersten Führungsbahnen 13a sind beispielsweise zur Tilgung von Anregungen der vierten Ordnung, wie sie bei einem Achtzylindermotor vorliegen, vorgesehen, während die zweiten Führungsbahnen 13b beispielsweise zur Tilgung von Anregungen der zweiten Ordnung, wie sie bei einem Vierzylindermotor vorliegen, dienen.
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Wie die 5 und 7 zeigen, ist von den Führungsbahnen 13a, 13b allerdings jeweils nur ein Teil mit Tilgermassen 7 bestückt. Während bei dem in 5 dargestellten Tilgersystem 1 ausschließlich die ersten Führungsbahnen 13a von Koppelelementen 18 erster Tilgermassen 7a durchdrungen sind, bleiben die zweiten Führungsbahnen 13b ungenutzt. Im Gegensatz dazu sind bei dem in 7 dargestellten Tilgersystem 1 ausschließlich die zweiten Führungsbahnen 13b von Koppelelementen 18 zweiter Tilgermassen 7b durchdrungen, während die ersten Führungsbahnen 13a ungenutzt bleiben. Für die Herstellung zweier Tilgersysteme 1, die für unterschiedliche Ordnungen ausgelegt sind, kann somit jeweils der gleiche Tilgermassenträger 4 Verwendung finden. Dies vereinfacht die Fertigung durch Reduktion der benötigten Bauteile. Selbstverständlich ist der Tilgermassenträger 4 nicht auf zwei unterschiedliche Führungsbahnen 13a, 13b beschränkt. Es sind ebenso auch Tilgermassenträger 4 denkbar, die drei oder mehr unterschiedliche Führungsbahnen aufweisen, und somit Bestandteil von Tilgersystemen 1 unterschiedlicher Ordnungen sein kann.
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Wie die 6 und 8 zeigen, verfügt der Tilgermassenträger 4 mit Vorzug über zwei mit Abstand zueinander angeordnete Tilgermassen-Trägerelemente 3a, 3b, die axial zwischen sich gemäß 6 die Tilgermassen 7a oder gemäß 8 die Tilgermassen 7b aufnehmen. Die Tilgermassen 7a, 7b können ihrerseits in Achsrichtung mehrteilig ausgebildet sein.
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Selbstverständlich sind auch Lösungen denkbar, bei denen die Tilgermassen 7a oder 7b beidseits eines einzelnen Tilgermassen-Trägerelementes eines Tilgermassenträgers 4 angeordnet sind. Der in 3 oder 4 gezeigte Tilgermassenträger 4 wäre demnach als einzelnes Tilgermassen-Trägerelement 3a zu verwenden, und würde die Tilgermassen beidseits tragen.
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9 zeigt beispielhaft einen Antriebsstrang, wie er zur Aufnahme des Tilgersystems 1 geeignet ist. Demnach verfügt ein Antrieb 5 in Form einer Brennkraftmaschine über eine Kurbelwelle 54, die beispielsweise mittels einer Antriebsplatte 60 mit einer Kopplungsanordnung 56 verbunden ist. Diese Kopplungsanordnung 56 kann beispielsweise als Schwungmasse, als Zweimassenschwungrad oder als hydrodynamische Kupplungseinrichtung ausgebildet sein, und dient in nicht dargestellter Weise zur Aufnahme des Tilgersystems 1. Die Kopplungsanordnung 56 ist schließlich mit einem Getriebe 62 verbunden. 9 zeigt, dass die Kurbelwelle 54 des Antriebs 5 ebenso wie das Tilgersystem 1 zu einer Rotation um die Zentralachse 15 befähigt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tilgersystem
- 3
- Tilgermassen-Trägerelement
- 4
- Tilgermassenträger
- 5
- Antrieb
- 7
- Tilgermassen
- 11
- Aufnehmer
- 13
- Führungsbahnen
- 14
- Ausgangsbereich
- 15
- Zentralachse
- 17
- Anschlussbereiche
- 18
- Koppelelement
- 20
- Rollkörper
- 22
- Führungsbahn
- 23
- Anformungshälfte
- 24
- Ausgangsbereich
- 25
- Anschlussbereich
- 26
- Kontaktbereich
- 27
- Kontaktbereich
- 28
- geometrische Anformung
- 31
- Anschlag
- 32
- ringförmiges Bauteil
- 33
- Ringkörper
- 34
- Halterung
- 35
- Tilgermassenzentrum
- 37
- Bereichsmitte
- 38
- Anschlagaufnehmer
- 40
- Anschlagprofil
- 42
- Umfangsseite
- 43
- Anschlagseite
- 54
- Kurbelwelle
- 56
- Kopplungsanordnung
- 60
- Antriebsplatte
- 62
- Getriebe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013213011 A1 [0002, 0004]
