DE102016207101B4

DE102016207101B4 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102016207101B4
Application number: DE102016207101.7A
Authority: DE
Inventors: Pierre-Yves Berthelemy; Wolfgang Haas; Martin Vornehm
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2036-04-28
Also published as: DE102016207101A1

Abstract

Drehschwingungsdämpfer zum Dämpfen und/oder Tilgen von Drehschwingungen, in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, miteiner Nabe (12) zur Übertragung eines Drehschwingungen ausgesetzten Drehmoments,einer relativ zur Nabe (12) begrenzt verdrehbaren Tilgermasse (16) zur Bereitstellung eines der Drehschwingung entgegen gerichteten Rückstellmoments undeinem an der Nabe (12) und der Tilgermasse (16) angreifbaren Federelement (14) zur federnden Koppelung der Nabe (12) mit der Tilgermasse (16),wobei das Federelement (14) in Umfangsrichtung zumindest anteilig einen mäanderförmigen Verlauf mit einer Amplitude in radialer Richtung zur Ausbildung von Mäanderbögen (18) aufweist,wobei ein Mäanderbogen (24, 18) auf eine in eine erste Radialrichtung von der Nabe (12) abstehenden Nabenrippe (20) und ein anderer Mäanderbogen (24, 18) auf eine in eine der ersten Radialrichtung entgegengesetzten zweiten Radialrichtung von der Tilgermasse (16) abstehende Tilgerrippe (22) aufgesteckt ist,dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des mäanderförmigen Federelements (14) im Bereich des aufgesteckten Mäanderbogens (24) geringer als im Bereich eines nicht aufgesteckten Mäanderbogens (26) ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, mit dessen Hilfe Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gedämpft und/oder getilgt werden können.
Aus EP 1 590 575 B1 ist ein Drehschwingungsdämpfer für eine an einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angekoppelte Riemenscheibe bekannt, bei dem zwischen einer mit dem Antriebsstrang verbindbaren Nabe und einer Tilgermasse ein in der Art einer Schlingfeder ausgestaltetes Federelement vorgesehen ist, wobei das Federelement durch einen um die Nabe in axialer Richtung spiralförmig gewickelten Draht gebildet ist, der an seinen freien Drahtenden an der Nabe und an der Tilgermasse angebunden ist.
Aus der Veröffentlichung US 3 279 217 A ist eine Kupplung mit ineinander angeordneten Kupplungshälften bekannt, wobei die äußere Kupplungshälfte eine Anzahl von innenliegenden Rillen und die innere Kupplungshälfte eine Anzahl von außenliegenden Rillen aufweist, welche in Umfangsrichtung in einem Abstand voneinander angeordnet sind. Es ist eine ringförmige Schraubenfeder zwischen der äußeren und der inneren Kupplungshälfte vorgesehen, welche diese federnd miteinander verbindet und verbundene schraubenförmige Windungen aufweist, die in den Rillen der beiden Kupplungshälften angeordnet sind. Dabei greifen die inneren Windungen der ringförmigen Schraubenfeder federnd an der inneren Kupplungshälfte angreifen und sitzen mit einem engen Klemmsitz in deren Rillen.
Die Druckschriften US 2 775 105 A und US 2 737 033 A zeigen Dämpfungseinrichtungen, bei denen zwischen einer Nabe und einem radial um die Nabe angeordneten zweiten Element eine Federelement mit Mäanderbögen angeordnet ist, welches zur Dämpfung von Schwingenden vorgesehen ist.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis für einen kostengünstigen Drehschwingungsdämpfer mit einer hohen Lebensdauer.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen kostengünstigen Drehschwingungsdämpfer mit einer hohen Lebensdauer ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 2. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Erfindungsgemäß ist ein Drehschwingungsdämpfer zum Dämpfen und/oder Tilgen von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen mit einer Nabe zur Übertragung eines Drehschwingungen ausgesetzten Drehmoments, einer relativ zur Nabe begrenzt verdrehbaren Tilgermasse zur Bereitstellung eines der Drehschwingung entgegen gerichteten Rückstellmoments und einem an der Nabe und der Tilgermasse angreifbaren Federelement zur federnden Koppelung der Nabe mit der Tilgermasse, wobei das Federelement in Umfangsrichtung zumindest anteilig einen mäanderförmigen Verlauf mit einer Amplitude in radialer Richtung zur Ausbildung von Mäanderbögen aufweist, wobei ein Mäanderbogen auf eine in eine erste Radialrichtung von der Nabe abstehenden Nabenrippe und ein anderer Mäanderbogen auf eine in eine der ersten Radialrichtung entgegengesetzten zweiten Radialrichtung von der Tilgermasse abstehende Tilgerrippe aufgesteckt ist und wobei die Amplitude des mäanderförmigen Federelements im Bereich des aufgesteckten Mäanderbogens geringer als im Bereich eines nicht aufgesteckten Mäanderbogens ist. Vorzugsweise kann das Federelement an der in radialer Richtung weisenden Spitze der Nabenrippe und/oder der Tilgerrippe anliegen. Dadurch kann eine Schwingungsdämpfung in radialer Richtung ermöglicht werden, bei der ein radiales Totspiel reduziert oder sogar eliminiert ist. Wenn die Nabenrippe und/oder die Tilgerrippe entsprechend kurz ausgestaltet ist, kann die Amplitude für den aufgesteckten Mäanderbogen sogar negativ sein, das heißt der Mäanderbogen erstreckt sich ausgehend von dem vorherigen und dem nachfolgenden Mäanderbogen nicht über den Durchschnittswert in radialer Richtung hinaus. Vorzugsweise stehen die Nabenrippe und die Tilgerrippe über den Radius des Durchschnittswerts der radialen Erstreckung des Federelements hinaus, so dass die Amplitude für den auf die Nabenrippe beziehungsweise auf die Tilgerrippe aufgesteckten Mäanderbogen positiv ist.
Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Drehschwingungsdämpfer zum Dämpfen und/oder Tilgen von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen mit einer Nabe zur Übertragung eines Drehschwingungen ausgesetzten Drehmoments, einer relativ zur Nabe begrenzt verdrehbaren Tilgermasse zur Bereitstellung eines der Drehschwingung entgegen gerichteten Rückstellmoments und einem an der Nabe und der Tilgermasse angreifbaren Federelement zur federnden Koppelung der Nabe mit der Tilgermasse, wobei das Federelement in Umfangsrichtung zumindest anteilig einen mäanderförmigen Verlauf mit einer Amplitude in radialer Richtung zur Ausbildung von Mäanderbögen aufweist, wobei ein Mäanderbogen auf eine in eine erste Radialrichtung von der Nabe abstehenden Nabenrippe und ein anderer Mäanderbogen auf eine in eine der ersten Radialrichtung entgegengesetzten zweiten Radialrichtung von der Tilgermasse abstehende Tilgerrippe aufgesteckt ist, wobei zwei in Umfangsrichtung nachfolgende nicht auf der Nabenrippe oder der Tilgerrippe aufgesteckte Mäanderbögen über ein zu einer Radialebene schräg verlaufendes Verbindungsstück miteinander verbunden sind, wobei insbesondere in radialer Richtung betrachtet die Nabenrippe und/oder die Tilgerrippe einen Teil eines nicht aufgesteckten Mäanderbogens überdeckt. Da der auf der Nabenrippe oder der Tilgerrippe aufgesteckte Mäanderbogen im Vergleich zu den nicht aufgesteckten Mäanderbögen nicht die volle Amplitude ausweisen muss, ist es möglich den aufgesteckten Mäanderbogen kürzer auszugestalten und den dadurch frei gewordenen Bauraum für die nicht aufgesteckten Mäanderbögen zu nutzen. Dadurch ergibt sich entsprechend mehr Material des Federelements, das elastisch verbogen werden kann, um eine gewünschte Steifigkeit für das Federelement einstellen zu können. Gleichzeitig können Spannungsspitzen in dem Federelement reduziert werden, so dass die Materialdicke reduziert und/oder die Lebensdauer erhöht werden kann.
Bei einer durch eine Drehungleichförmigkeit verursachten Relativdrehung der Tilgermasse zur Nabe können die mäanderförmigen in Umfangsrichtung nachfolgenden Mäanderbögen des Federelements gedehnt beziehungsweise gestaucht werden. Durch die Anzahl der Mäanderbögen lässt sich auf einem sehr kleinen Bauraum leicht eine gewünschte Steifigkeit einstellen. Insbesondere lassen sich besonders viele Mäanderbögen in Umfangsrichtung hintereinander anordnen, so dass eine besonders hohe Steifigkeit erreicht werden kann. Hierbei können die auftretenden Belastungen auf entsprechend viel Material des Federelements verteilt werden, so dass geringe Spannungen innerhalb des Federelements auftreten und das Federelement eher geringen Bauteilbelastungen ausgesetzt ist. Im Vergleich zu einem Gummitilger lassen sich vergleichbare Steifigkeiten bei gleichem Bauraum erreichen. Im Gegensatz zu dem Gummimaterial des Gummitilgers kann das Federelement aus einem Stahl, insbesondere Federstahl, hergestellt sein, der im Vergleich zu dem Gummimaterial eine im Wesentlichen temperaturunabhängig Steifigkeit aufweist und bei niedrigen Temperaturen nicht versprödet. Das Federelement weist dadurch eine höhere Dauerfestigkeit auf, die eine entsprechend höhere Lebensdauer des Drehschwingungsdämpfers ermöglicht. Gleichzeitig kann auch eine Relativbewegung der Tilgermasse zur Nabe in radialer Richtung durch das Federelement gedämpft werden. Dies ermöglicht es auch in radialer Richtung gerichtete Kräfte, insbesondere sogenannte „Impacts“, wenn beispielsweise ein Kraftfahrzeug über ein Schlagloch in einer Fahrbahn fährt, dämpfen zu können. Durch die auf die mindestens eine Nabenrippe und die mindestens eine Tilgerrippe aufgesteckten Mäanderbögen kann eine Kraftübertragung in tangentialer Richtung über einen flächigen Kontakt und/oder über mehrere Kontaktpunkte des jeweiligen Mäanderbogens an der jeweiligen Rippe erfolgen. Spannungsspitzen in dem mäanderförmigen Federelement bei der Dämpfung von Drehschwingungen können dadurch erheblich reduziert werden. Das mäanderförmige Federelement kann dadurch auch bei einer geringen Materialdicke eine hohe Lebensdauer aufweisen, so dass es möglich ist auch in Frequenzbereichen eine Dämpfungswirkung zu erreichen, bei denen zur Bereitstellung der hierzu erforderlichen Federkennlinie des Federelements eine geringe Materialdicke erforderlich ist. Das Federelement kann durch die geringe Materialdicke kostengünstig hergestellt sein. Durch das auf die Nabenrippe und die Tilgerrippe aufgesteckte mänderförmige Federelement kann bei einem geringen Bauraumbedarf und einer geringen Bauteilbelastung ein kostengünstiges Federelement verwendet werden, so dass ein kostengünstiger Drehschwingungsdämpfer mit einer hohen Lebensdauer ermöglicht ist.
Unter der Amplitude des mäanderförmigen Verlaufs des Federelements wird die Erstreckung des Federelements in radialer Richtung bezogen auf einen zugehörigen Durchschnittswert in radialer Richtung verstanden. Zur Bestimmung der Amplitude wird der Abstand eines Punktes des Mäanderbogens, an dem eine Tangente in tangentialer Richtung der Nabe beziehungsweise der Tilgermasse verläuft, zu dem Durchschnittswert in radialer Richtung gemessen. Insbesondere definiert der Durchschnittswert eine Mittellinie des Federelements in radialer Richtung. Die Mittellinie, von der aus die Amplitude des mäanderförmigen Verlaufs des Federelements gemessen werden kann, fällt insbesondere mit der neutralen Faser zusammen. Die neutrale Faser, auch Nulllinie genannt, bezeichnet einen gedachten Verlauf, in dem sich bei einem Biegevorgang des Federelements die Länge nicht ändert, also weder eine Stauchung noch eine Dehnung erfolgt, und im Wesentlichen keine Zug- oder Druckspannungen durch die Biegung aufgeprägt werden.
Die Mäanderbögen des Federelements können beispielsweise einen endseitigen Bogen mit einem Winkelbereich von ca. 180° ausbilden. Es ist aber auch möglich Mäanderbögen mit einem Winkelbereich von über 180° auszubilden, so dass die Mäanderbögen im Wesentlichen S-förmig mit beispielsweise zwei miteinander verbundenen Teilkreisen ausgestaltet sind. Dadurch kann ein in radialer Richtung mittiges Verbindungsstück des Federelements mit einem Anteil in Umfangsrichtung verlaufen anstatt im Wesentlichen senkrecht zur Umfangsrichtung. Dadurch ergibt sich entsprechend mehr Material, das elastisch verbogen werden kann, wodurch eine entsprechend hohe Steifigkeit erreicht werden kann. Beispielsweise kann das Federelement eine Steifigkeit von 10 Nm/° bis 200 Nm/° in Umfangsrichtung, vorzugsweise bei einem maximalen Verdrehwinkelbetrag der Tilgermasse relativ zur Nabe von 1,0° ± 0,1°, und/oder eine Steifigkeit von 500 Nm/mm bis 1000 Nm/mm in radialer Richtung aufweisen. Die Materialdicke des Federelements kann insbesondere 0,1 mm bis 1,0 mm betragen. Mit Hilfe des Federelements und der Tilgermasse können beispielsweise Tilgungsfrequenzen bei Drehschwingungen von 50 Hz bis 500 Hz realisiert werden. Der Drehschwingungsdämpfer kann dadurch insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden, beispielsweise in einem Riemenscheibenantrieb und/oder als Kupplungsscheibendämpfer einer Reibungskupplung. Der Drehschwingungsdämpfer kann aber auch zur Schwingungsisolation bei Wellen in anderen Einsatzgebieten verwendet werden, beispielsweise zur Schwingungsdämpfung in Winkraftanlagen.
Die Nabe kann an den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs angeschlossen werden, wodurch durch einen Kraftfahrzeugmotor verursachte Drehungleichförmigkeiten in der Motordrehzahl von der Nabe aufgenommen werden können. Beispielsweise ist mit der Nabe unmittelbar oder mittelbar eine Riemenscheibe zum Antrieb von Nebenaggregaten des Kraftfahrzeugs verbunden. Die Tilgermasse ist insbesondere ausschließlich über das Federelement angebunden und im Übrigen frei drehbar. Bei einer Drehungleichförmigkeit der Nabe kann die Tilgermasse aufgrund ihres Trägheitsmoments gegen die Federkraft des Federelements relativ zu der Nabe verdreht werden und dadurch ein der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichtetes Rückstellmoment über das Federelement in die Nabe einleiten, wodurch die entsprechende Drehschwingung gedämpft beziehungsweise getilgt werden kann. Die über das Federelement an die Nabe angeschlossene Tilgermasse bildet somit ein schwingungsfähiges Masse-Feder-System aus, das vorzugsweise zur Dämpfung einer Motorordnung des Kraftfahrzeugmotors abgestimmt ist. Das Trägheitsmoment der Tilgermasse und die Steifigkeit des Federelements können hierzu geeignet eingestellt werden. Vorzugsweise ist die Nabe radial innerhalb zur Tilgermasse angeordnet, wobei es grundsätzlich auch möglich ist, dass die Tilgermasse radial innerhalb zur Nabe angeordnet ist.
Die Nabe und/oder die Tilgermasse können aus einem Stahl, Gusseisen oder einem Aluminiummaterial hergestellt sein. Es ist auch möglich die Nabe und/oder die Tilgermasse aus einem Kunststoff, insbesondere einen beispielsweise mit Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern verstärkten Kunststoff herzustellen. Insbesondere kann bei der Nabe und/oder der Tilgermasse ein Material mit einer geringeren Dichte ein Material mit einer höheren Dichte, insbesondere durch Umspritzen, umhüllen. Ferner ist es möglich zusätzliche Massen mit der Nabe und/oder mit der Tilgermasse, beispielsweise durch Vernieten, Verschrauben, Verkleben, Verschweißen, Verklemmen oder ähnliches, zu befestigen. Die Masse der Nabe und/oder der Tilgermasse kann dadurch zur Dämpfung bestimmter Frequenzen angepasst werden. Vorzugsweise ist bei der Nabe und/oder bei der Tilgermasse ein Stahlring beispielsweise mit einem Kunststoff oder Aluminiummaterial umspritzt, so dass die Nabenrippe und/oder die Tilgerrippe kostengünstig während des Spritzvorgangs ausgeformt werden können.
Das im Wesentlichen als Mäanderfeder ausgestaltete Federelement kann aus einem Federstahl hergestellt sein. Eine gewünschte Federkennlinie kann beispielsweise über die Materialdicke des Federelements und/oder die Erstreckung des Federelements in axialer Richtung eingestellt werden. Das Federelement kann bei einer Drehzahlschwankung der Nabe insbesondere in beiden Drehrichtungen symmetrisch arbeiten. Insbesondere ist das Federelement aus einem gebogenen Bandblech hergestellt. Hierbei kann ein mäanderförmig gebogenes Endlosmaterial aus dem Bandblech hergestellt werden, das für das mäanderförmige Federelement auf einer bestimmten Länge abgeschnitten wird. Das abgeschnittene Endlosmaterial kann dann zu einem Ring gebogen werden. Die Enden des Rings können beispielsweise durch Schweißen oder Kleben miteinander verbunden werden. Es ist aber auch möglich die endseitigen Mäanderbögen ineinander einzustecken, so dass sich die endseitigen Mäanderbögen formschlüssig überlappen. Das Federelement kann schließlich durch eine axiale Relativbewegung in radialer Richtung zwischen der Nabe und der Tilgermasse eingesetzt werden. Hierbei kann das Federelement in Umfangsrichtung derart zu der Nabe und der Tilgermasse ausgerichtet werden, dass die hierzu vorgesehenen Mäanderbögen auf die mindestens eine Nabenrippe und die mindestens eine Tilgerrippe aufgesteckt werden. Die Herstellung des Federelements mit besonders vielen Mäanderbögen ist dadurch einfach und/oder kostengünstig.
Besonders bevorzugt überdecken sich die Nabenrippe und die Tilgerrippe in einer Abwicklung in Umfangsrichtung betrachtet teilweise. Die Nabenrippe und die Tilgerrippe können dadurch über den Radius des Durchschnittswerts der radialen Erstreckung des Federelements hinaus abstehen. Bei einer besonders starken Relativdrehung der Tilgermasse relativ zur Nabe können die Nabenrippe und die Tilgerrippe über das dazwischen verlaufende Material des Federelements aneinander anschlagen und dadurch die Relativdrehung blockieren. Die an der Tilgerrippe mittelbar anschlagende Nabenrippe kann dadurch einen maximalen Umfangswinkel begrenzen, um den sich die Tilgermasse relativ zur Nabe verdrehen kann. Dadurch kann auch die Biegebelastung des Federelements begrenzt werden, so dass eine unnötig hohe Belastung des Federelements vermieden ist. Dies ermöglicht eine hohe Lebensdauer des Federelements.
Insbesondere sind die Nabenrippe und/oder die Tilgerrippe in tangentialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung elastisch nachgiebig ausgestaltet, wobei insbesondere bei einer Relativdrehung der Tilgermasse zur Nabe für ein Verhältnis einer von sämtlichen mäanderförmigen Federelementen durch elastische Verformung gespeicherten Energie E_F und einer von sämtlichen Nabenrippen und sämtlichen Tilgerrippen der durch elastische Verformung gespeicherten Energie E_R 1,0 ≤ E_F/E_R ≤ 10,0, vorzugsweise 2,0 ≤ E_F/E_R ≤ 8,0, weiter bevorzugt 3,0 ≤ E_F/E_R ≤ 5,0 und besonders bevorzugt E_F/E_R = 4,0 ± 0,5 gilt. Dadurch ist es möglich, dass nicht nur das Federelement, sondern auch die Nabenrippe und die Tilgerrippe durch eine elastische Verformung Energie speichern kann, die zur Schwingungstilgung wieder abgegeben werden kann. Hierzu kann die Nabenrippe und die Tilgerrippe beispielsweise aus einem im Vergleich zu Stahl weicheren Material, beispielsweise Kunststoff hergestellt sein und/oder eine entsprechend dünne Materialstärke in Umfangsrichtung aufweisen, so dass bei den zu erwartenden Belastungen im regulären Betrieb ein elastisches Biegen in Umfangsrichtung erfolgen kann.
Vorzugsweise ist in einem Mäanderbogen ein Dämpfungsmaterial angeordnet, wobei insbesondere das Dämpfungsmaterial als ein Fett, ein Öl und/oder ein elastisches und/oder elastomeres Formteil ausgestaltet sein kann. Dadurch kann ein Hohlraum zwischen nachfolgenden Mäanderbögen und/oder innerhalb eines Mäanderbogens genutzt werden, um einen zusätzlichen Dämpfungseffekt bereitstellen zu können. Durch die Dämpfung des Dämpfungsmaterials kann ein resonanzbedingtes Aufschaukeln von Relativbewegungen der Tilgermasse zur Nabe in der Nähe der Eigenfrequenz vermieden oder zumindest gedämpft werden. Vorzugsweise ist das Federelement in axialer Richtung zwischen zwei Deckelelementen eingeschlossen, so dass das Dämpfungsmaterial nicht unabsichtlich aus dem Volumen zwischen der Nabe und der Tilgermasse austreten kann. Das Volumen zwischen der Nabe und der Tilgermasse kann insbesondere flüssigkeitsdicht gegenüber der Umgebung abgedichtet sein.
Besonders bevorzugt ist das mäanderförmige Federelement in radialer Richtung zwischen der Nabe und der Tilgermasse vorgespannt, wobei insbesondere eine durch das radial vorgespannte Federelement bereitgestellte radiale Vorspannkraft größer als eine bei einer nominalen Maximaldrehzahl an dem Federelement angreifende Fliehkraft ist. Durch die radiale Vorspannung kann automatisch eine Toleranz in radialer Richtung ausgeglichen werden, so dass das Federelement in radialer Richtung spielfrei aufgenommen sein kann. Durch das radial vorgespannte Federelement kann die Tilgermasse relativ zur Nabe zentriert werden. Auch nach einer Dämpfung von Schwingungen in radialer Richtung kann die Tilgermasse von dem Federelement im Wesentlichen koaxial zur Nabe zurückbewegt werden. Zudem kann die radiale Vorspannung so hoch sein, dass auch unter Fliehkrafteinfluss bei der nominalen Maximaldrehzahl ein radiales Abheben des Federelements von den radial innerhalb angeordneten Rippen vermieden werden kann.
Insbesondere ist eine die Nabe und die Tilgermasse aufnehmende Bremstrommel vorgesehen, wobei eine nach radial innen weisende Innenmantelfläche der Bremstrommel, zumindest wenn die Nabe und die Tilgermasse unter Fliehkrafteinfluss stehen, unmittelbar oder mittelbar über einen Reibbelag an der Tilgermasse oder der Nabe reibt. Unter Fliehkrafteinfluss kann sich das radial äußere Bauteil, also Tilgermasse oder Nabe, soweit aufweiten, dass eine Reibung mit der Bremstrommel erfolgen kann. Dadurch kann eine sich bei einer ansteigenden Drehzahl und einer dadurch verursachten ansteigenden Fliehkraft ergebende ansteigende Dämpfung durch Reibung erreicht werden. Der Dämpfungseffekt ist dadurch drehzahlabhängig. Insbesondere ist mit der Innenmantelfläche der Bremstrommel oder einer gegenüberliegenden Außenmantelfläche der Tilgermasse oder der Nabe der mindestens eine Reibbelag verbunden. Durch den Reibbelag kann im Vergleich zu einer Stahl/Stahl-Reibpaarung ein höherer Reibungskoeffizient realisiert werden.
Vorzugsweise ist mindestens eine weitere Tilgermasse über ein weiteres mäanderförmiges Federelement mit einer Amplitude in radialer Richtung an der Tilgermasse angebunden, wobei die Tilgermasse eine zur weiteren Tilgermasse hin radial abstehende weitere Nabenrippe und die weitere Tilgermasse eine zur Tilgermasse hin radial abstehende weitere Tilgerrippe aufweist. Dadurch kann eine weitere Schwingungstilgung in Reihe geschaltet werden. Hierbei kann die Tilgermasse wie die vorstehend beschriebene Nabe und die weitere Tilgermasse wie die vorstehend beschriebene Tilgermasse ausgestaltet sein, wobei das weitere Federelement wie das vorstehend beschriebene Federelement ausgestaltet sein kann. Insbesondere kann in gleichartiger Weise noch eine weitere Tilgermasse und immer so weiter angebunden werden.
Besonders bevorzugt ist in axialer Richtung neben dem mäanderförmigen Federelement ein mit der Nabe und mit der Tilgermasse gekoppeltes weiteres mäanderförmigen Federelement vorgesehen, wobei insbesondere das weitere mäanderförmige Federelement auf der selben Nabenrippe und auf der selben Tilgerrippe wie das mäanderförmige Federelement aufgesteckt ist. Das weitere Federelement kann dadurch parallel zu dem Federelement geschaltet sein. Das weitere Federelement kann die gleiche oder eine verschiedene Federkennlinie im Vergleich zum Federelement aufweisen. Dies ermöglicht es aus mehreren standardisierten mäanderförmigen Federelementen eine gewünschte Federkennlinie für das Gesamtsystem der parallel geschalteten Federelemente zusammenzustellen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

1: eine schematische Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines Drehschwingungsdämpfers,
2: eine schematische perspektivische Explosionsansicht des Drehschwingungsdämpfers aus 1,
3: eine schematische Detailansicht des Drehschwingungsdämpfers aus 1 in einer Neutralstellung,
4: eine schematische Detailansicht des Drehschwingungsdämpfers aus 1 in einer ausgelenkten Stellung,
5: eine schematische Detailansicht einer zweiten Ausführungsform eines Drehschwingungsdämpfers,
6: eine schematische Detailansicht einer dritten Ausführungsform eines Drehschwingungsdämpfers und
7: eine schematische perspektivische Schnittansicht des Drehschwingungsdämpfers aus 6.

Der in 1 und 2 dargestellte Drehschwingungsdämpfer 10 weist einen als Nabe 12 ausgestalteten Innenring auf, der beispielsweise mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs oder einer anderen Drehzahlschwankungen ausgesetzten Welle verschraubt werden kann. Mit der Nabe 12 ist über ein Federelement 14 eine Tilgermasse 16 begrenzt relativ verdrehbar angekoppelt. Das Federelement 14 ist als eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Mäanderfeder mit einer Vielzahl von Mäanderbögen 18 ausgestaltet, wobei die Mäanderbögen 18 eine Amplitude in radialer Richtung aufweisen. Die Nabe 12 weist nach radial außen abstehende Nabenrippen 20 auf, die jeweils in einen Mäanderbogen 18 eingesteckt sind, so dass leicht eine Kraft in tangentialer Richtung und/oder in radialer Richtung zwischen der Nabe 12 und dem Federelement 14 ausgetauscht werden kann. Entsprechend weist die Tilgermasse 16 nach radial innen abstehende Tilgerrippen 22 auf, die jeweils in einen Mäanderbogen 18 eingesteckt sind, so dass leicht eine Kraft in tangentialer Richtung und/oder in radialer Richtung zwischen der Tilgermasse 16 und dem Federelement 14 ausgetauscht werden kann. Bei einer Drehzahlschwankung der Nabe 12 und/oder einer plötzlichen Kraft in radialer Richtung kann das Federelement 14 elastisch gebogen werden, wodurch eine Relativbewegung der Tilgermasse 16 relativ zur Nabe 12 entsteht. Die Tilgermasse 16 kann dadurch eine der Störung entgegengesetzte Gegenkraft aufbringen, wodurch das Ausmaß der Störung gedämpft beziehungsweise getilgt werden kann.
Wie in 3 dargestellt können die auf der Nabenrippe 20 und auf der Tilgerrippe aufgesteckten Mäanderbögen 24 eine kleinere Amplitude aufweisen als die auf der Nabenrippe 20 und auf der Tilgerrippe 22 nicht aufgesteckten Mäanderbögen 26. Dadurch können die aufgesteckten Mäanderbögen 24 in radialer Richtung an der Nabenrippe 20 beziehungsweise an der Tilgerrippe 22 anliegen, wodurch das Federelement 14 in radialer Richtung vorgespannt werden kann. Dadurch können radiale Toleranzen ausgeglichen werden und die Tilgermasse 16 relativ zur Nabe 12 zentriert werden. Zudem können plötzliche radiale Kräfte leichter übertragen werden. Der Bauraum in radialer Verlängerung der Nabenrippe 20 und auf der Tilgerrippe 22 kann von den nicht aufgesteckten Mäanderbögen 26 genutzt werden. Hierzu können unmittelbar nachfolgende nicht aufgesteckte Mäanderbögen 26 über ein zu einer Radialebene schräg verlaufendes Verbindungsstück 28 miteinander verbunden sein. Dadurch können sowohl die nach radial innen geöffneten als auch die nach radial außen geöffneten nicht aufgesteckten Mäanderbögen 26 einen Winkelbereich von über 180° verlaufen und entsprechend viel elastisch verbiegbares Material zur Verfügung stellen.
Wie in 4 dargestellt kann bei einer Drehzahlschwankung der Nabe 12 die Tilgermasse 16 infolge ihres Massenträgheitsmoments relativ zur Nabe 12 verdreht werden.
Hierbei wird das Federelement 14 elastisch gebogen, wodurch Energie gespeichert werden kann. Die Tilgermasse 16 kann dadurch ein der Drehzahlschwankung entgegen gerichtetes Rückstellmoment aufprägen, wodurch die Drehzahlschwankung der Nabe 12 gedämpft beziehungsweise getilgt werden kann. Das Federelement 14 wird hierbei im Wesentlichen in den radial außen und radial innen liegenden Bogenbereichen der nicht aufgesteckten Mäanderbögen 26 elastisch gebogen.Es ist auch möglich, dass die Nabenrippe 20 und die Tilgerrippe 22 sich elastisch in Umfangsrichtung biegen, um ebenfalls Energie zu speichern und einen Beitrag zur Schwingungsdämpfung zu leisten. Eine Kraftübertragung zwischen dem Federelement 14 und der Nabe 12 sowie der Tilgermasse 16 erfolgt im Wesentlichen an dem abstehenden Enden der Nabenrippe 20 und der Tilgerrippe 22, die besonders nahe bei der neutralen Faser des mäanderförmigen Federelements 14 positioniert sind. Unnötig hohe Belastungen von Teilbereichen des Federelements 14 sind dadurch vermieden. Die Nabenrippe 20 und die Tilgerrippe 22 können sich in Umfangsrichtung betrachtet teilweise überdecken, so dass bei einer besonders starken Drehzahlschwankung die Nabenrippe 20 mittelbar über das zwischengeschaltete Federelement 14 an der Tilgerrippe 22 anschlagen kann. Eine zu starke Relativdrehung der Tilgermasse 16 relativ zur Nabe 12 ist dadurch vermieden, so dass auch die auf das Federelement 14 einwirkenden Kräfte begrenzt sind.
Wie in 5 dargestellt ist es auch möglich den Drehschwingungsdämpfer 10 mehrstufig auszugestalten, indem über ein mäanderförmiges weiteres Federelement 30 eine weitere Tilgermasse 32 an die Tilgermasse 16 angebunden wird. Die weitere Tilgermasse 32 ist dadurch zur Tilgermasse 16 in Reihe geschaltet. Die Anbindung kann analog zur Anbindung der Tilgermasse 16 an die Nabe 12 erfolgen. Hierbei kann die Tilgermasse 16 nach radial außen abstehende weitere Nabenrippen 34 aufweisen, auf die Mäanderbögen 18 des weiteren Federelements 30 aufgesteckt sind, während die weitere Tilgermasse 32 nach radial innen abstehende weitere Tilgerrippen 36 aufweist, auf die Mäanderbögen 18 des weiteren Federelements 30 aufgesteckt sind. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein weiteres Federelement in axialer Richtung neben dem Federelement 14 parallel geschaltet werden, wobei das weitere Federelement insbesondere auf den selben Nabenrippen 20 und Tilgerrippen 22 wie das Federelement 14 aufgesteckt ist.
Wie in 6 und 7 dargestellt kann der Drehschwingungsdämpfer 10 zusätzlich eine Bremstrommel 38 aufweisen. Hierbei kann der beispielsweise als Nabe 12 verwendete Innenring in die Bremstrommel 38 auf eine nach radial außen weisende Außenmantelfläche 40 der Bremstrommel 38 koaxial aufgepresst sein. Die Bremstrommel 38 kann hierbei mit einer Drehzahlschwankungen ausgesetzten Welle verbunden werden. Der beispielweise als Tilgermasse 16 verwendete Außenring kann sich unter Fliehkrafteinfluss aufweiten und über einen zwischengeschalteten Reibbelag 42 an einer nach radial innen weisenden Innenmantelfläche 44 der Bremstrommel 38 reiben. Die Dämpfungswirkung des Drehschwingungsdämpfers 10 kann dadurch drehzahlabhängig verändert werden. Insbesondere ist es möglich die Dämpfungswirkung des Drehschwingungsdämpfers 10 bei einer entsprechend hohen Drehzahl reibschlüssig abzuschalten. Ferner ist es möglich mit Hilfe der Bremstrommel 38 und einem Deckel die Nabe 12, das Federelement 14 und die Tilgermasse 16 flüssigkeitsdicht einzuschließen, so dass beispielsweise Fett, Öl oder ein elastomeres Formteil in den Mäanderbögen 18 als Dämpfungsmaterial vorgesehen werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Drehschwingungsdämpfer
12: Nabe
14: Federelement
16: Tilgermasse
18: Mäanderbogen
20: Nabenrippe
22: Tilgerrippe
24: aufgesteckter Mäanderbogen
26: nicht aufgesteckter Mäanderbogen
28: Verbindungsstück
30: weiteres Federelement
32: weitere Tilgermasse
34: weitere Nabenrippe
36: weitere Tilgerrippe
38: Bremstrommel
40: Außenmantelfläche
42: Reibbelag
44: Innenmantelfläche

Claims

Drehschwingungsdämpfer zum Dämpfen und/oder Tilgen von Drehschwingungen, in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Nabe (12) zur Übertragung eines Drehschwingungen ausgesetzten Drehmoments, einer relativ zur Nabe (12) begrenzt verdrehbaren Tilgermasse (16) zur Bereitstellung eines der Drehschwingung entgegen gerichteten Rückstellmoments und einem an der Nabe (12) und der Tilgermasse (16) angreifbaren Federelement (14) zur federnden Koppelung der Nabe (12) mit der Tilgermasse (16), wobei das Federelement (14) in Umfangsrichtung zumindest anteilig einen mäanderförmigen Verlauf mit einer Amplitude in radialer Richtung zur Ausbildung von Mäanderbögen (18) aufweist, wobei ein Mäanderbogen (24, 18) auf eine in eine erste Radialrichtung von der Nabe (12) abstehenden Nabenrippe (20) und ein anderer Mäanderbogen (24, 18) auf eine in eine der ersten Radialrichtung entgegengesetzten zweiten Radialrichtung von der Tilgermasse (16) abstehende Tilgerrippe (22) aufgesteckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des mäanderförmigen Federelements (14) im Bereich des aufgesteckten Mäanderbogens (24) geringer als im Bereich eines nicht aufgesteckten Mäanderbogens (26) ist.
Drehschwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Umfangsrichtung nachfolgende nicht auf der Nabenrippe (20) oder der Tilgerrippe (22) aufgesteckte Mäanderbögen (26) über ein zu einer Radialebene schräg verlaufendes Verbindungsstück (28) miteinander verbunden sind.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nabenrippe (20) und die Tilgerrippe (22) in einer Abwicklung in Umfangsrichtung betrachtet teilweise überdecken.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabenrippe (20) und/oder die Tilgerrippe (22) in tangentialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung elastisch nachgiebig ausgestaltet sind.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass in einem Mäanderbogen (18) ein Dämpfungsmaterial angeordnet ist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mäanderförmige Federelement (14) in radialer Richtung zwischen der Nabe (12) und der Tilgermasse (16) vorgespannt ist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Nabe (12) und die Tilgermasse (16) aufnehmende Bremstrommel (38) vorgesehen ist, wobei eine nach radial innen weisende Innenmantelfläche (44) der Bremstrommel (38), zumindest wenn die Nabe (12) und die Tilgermasse (16) unter Fliehkrafteinfluss stehen, unmittelbar oder mittelbar über einen Reibbelag (42) an der Tilgermasse (16) oder der Nabe (12) reibt.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Tilgermasse (32) über ein weiteres mäanderförmiges Federelement (30) mit einer Amplitude in radialer Richtung an der Tilgermasse (16) angebunden ist, wobei die Tilgermasse (16) eine zur weiteren Tilgermasse (32) hin radial abstehende weitere Nabenrippe (34) und die weitere Tilgermasse (32) eine zur Tilgermasse (16) hin radial abstehende weitere Tilgerrippe (36) aufweist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung neben dem mäanderförmigen Federelement (14) ein mit der Nabe (12) und mit der Tilgermasse (16) gekoppeltes weiteres mäanderförmigen Federelement angeordnet ist..