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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Eingangsteil und einem gegenüber diesem entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung relativ und begrenzt verdrehbaren Ausgangsteil sowie einer zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil angeordneten Reibeinrichtung.
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Gattungsgemäße Drehschwingungsdämpfer für Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen sind zur Schwingungsisolation von drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschinen seit langem bekannt. Beispielsweise wird das Eingangsteil eines gattungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden und das über das Eingangsteil eingetragene Drehmoment über das Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers ausgeleitet. Zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil ist in Umfangsrichtung eine Federeinrichtung wirksam, so dass Eingangsteil und Ausgangsteil entgegen der Wirkung der Federeinrichtung relativ gegeneinander verdrehbar sind. Hierbei werden in den Drehschwingungsdämpfer eingetragene Drehmomentspitzen als potentielle Energie in der Federeinrichtung zwischengespeichert und beispielsweise durch die Wirkung einer Reibeinrichtung hysteresebedingt zeitverzögert wieder abgegeben, so dass insgesamt der Drehmomentverlauf im nachfolgenden Antriebsstrangteil beruhigt wird. Der Drehschwingungsdämpfer wird auf die Schwingungsmoden der Brennkraftmaschine abgestimmt. Hierbei hat sich – wie beispielsweise aus der
DE 10 2009 030 984 A1 bekannt – als vorteilhaft erwiesen, wenn der Drehschwingungsdämpfer als Zweimassenschwungrad mit einer dem Eingangsteil zugeordneten Primärschwungmasse und einer dem Ausgangsteil zugeordneten Sekundärschwungmasse ausgebildet wird. Auf diese Weise kann eine Resonanzstelle des Drehschwingungsdämpfers auf Drehzahlen unterhalb der Leerlaufdrehzahl verschoben werden. Insbesondere während des Starts der Brennkraftmaschine kann es dabei zu Resonanzstörungen kommen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Drehschwingungsdämpfers, insbesondere eines Zweimassenschwungrads mit verringertem Resonanzverhalten insbesondere bei geringen Drehzahlen unterhalb der Leerlaufdrehzahl.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Der vorgeschlagene Drehschwingungsdämpfer ist für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine vorgesehen. Das Eingangsteil des Drehschwingungsdämpfers ist um eine Drehachse verdrehbar angeordnet, beispielsweise an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine aufgenommen. Gegenüber dem Eingangsteil und entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung ist relativ und begrenzt ein Ausgangsteil aufgenommen. Die Federeinrichtung kann aus über den Umfang verteilt auf einem oder mehreren Durchmessern angeordneten und gegebenenfalls ineinander geschachtelten Schraubenfedern, beispielsweise zumindest einem Teil aus Bogenfedern bestehenden Schraubenfedern gebildet sein. Über zumindest einen Teil des Verdrehwinkels zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil kann eine Reibeinrichtung wirksam sein.
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Diese oder eine alternativ ausgebildete Reibeinrichtung kann in der Weise ausgebildet sein, dass die Reibeinrichtung fliehkraftabhängig wirksam geschaltet ist. Eine derartige Reibeinrichtung ist beispielsweise unterhalb der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine wirksam. Auf diese Weise ist diese Reibeinrichtung während des Starts und/oder Stopps der Brennkraftmaschine wirksam und unterbindet oder verringert Resonanzreaktionen des Drehschwingungsdämpfers, dessen Resonanzstelle beziehungsweise Resonanzbereich auf Drehzahlen (rpm; rounds per minute, 1/min) kleiner der Leerlaufdrehzahl, beispielsweise kleiner 800 rpm, bevorzugt kleiner bis 800 rpm ausgelegt ist.
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Die Reibeinrichtung kann aus einer axial gegen eine verdrehbare Reibscheibe vorgespannten Reibscheibe und einer gegenüber der Reibscheibe fliehkraftabhängig verrastenden Mitnehmerscheibe gebildet sein. Hierbei wird an der mittels der Tellerfeder oder dergleichen vorgespannten Reibscheibe ein Reibmoment aufgebaut. Die Reibscheibe wird bei nicht ausreichender Fliehkraft blockiert beziehungsweise bei Überwinden des Reibmoments von der Mitnehmerscheibe verdreht. Bei ausreichender Fliehkraft werden Reibscheibe und Mitnehmerscheibe voneinander abgekoppelt. Hierbei sind Reibscheibe mit Tellerfeder mit dem Eingangsteil oder dem Ausgangsteil und die Mitnehmerscheibe mit dem anderen Bauteil – Ausgangsteil oder Eingangsteil – drehfest verbunden.
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Zur Einstellung einer fliehkraftabhängig schaltenden drehfesten Verbindung zwischen Reibscheibe und Mitnehmerscheibe können unter Fliehkraft radial verlagerbare Formschlusskörper vorgesehen sein. Beispielsweise können zwischen Reibscheibe und Mitnehmerscheibe mehrere über den Umfang verteilt angeordnete, einen fliehkraftabhängigen Drehschluss bildende Klemmkörper vorgesehen sein. Die Klemmkörper können in jeweils in der Reibscheibe und in der Mitnehmerscheibe radial übereinander liegenden Ausnehmungen aufgenommen sein. Hierbei können die Klemmkörper in der Reibscheibe oder in der Mitnehmerscheibe verliersicher aufgenommen sein.
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Klemmkörper und Ausnehmungen können in Umfangsrichtungen Phasen aufweisen, die einen Drehschluss und/oder Reibschluss zwischen Reibscheibe und Mitnehmerscheibe bei nicht ausreichender Fliehkraft ermöglichen und reibungs-, verschleiß- und/oder geräuscharme Schaltvorgänge ermöglichen.
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Zur Steuerung kann im einfachsten Ausführungsbeispiel die im Fliehkraftfeld beschleunigte Masse der Klemmkörper dienen. Es hat sich aber als vorteilhaft gezeigt, wenn die Klemmkörper nach radial innen entgegen der Fliehkraft von zumindest einem Federelement vorgespannt sind. Hierbei kann beispielsweise jeder Klemmkörper einzeln mittels eines Federelements radial nach radial innen vorgespannt sein. Beispielsweise können einzelne Federzungen in einem Federring vorgesehen sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das zumindest eine Federelement als geschlossene Schraubenfeder wie Umfangsfeder ausgebildet sein. Die Schraubenfeder ist hierbei radial außerhalb der Klemmkörper gegen diese verspannt. Durch die Masse der Schraubenfeder kann diese unter Fliehkrafteinfluss nach radial außen aufgeweitet werden und damit eine radiale Verlagerung der Klemmkörper ermöglichen. Beispielsweise können die Klemmkörper mit Windungen der Schraubenfedern verbunden, beispielsweise in diese eingehängt sein.
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Die radiale Aufweitung der Schraubenfeder kann durch einen radialen Anschlag der Schraubenfeder begrenzt sein. Beispielsweise kann die Mitnehmerscheibe eine ringförmige, axial einseitig offene Aussparung aufweisen, in der die Schraubenfeder mit Radialspiel aufgenommen ist, so dass die Schraubenfeder sich um einen erforderlichen Radialweg zur Schaltung des Drehschlusses zwischen Reibscheibe und Mitnehmerscheibe mittels der Klemmkörper unter Fliehkrafteinfluss verlagern kann, jedoch gleichzeitig von dem radialen Anschlag der Mitnehmerscheibe vor Zerstörung durch zu starke radiale Aufweitung geschützt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können die Reibscheibe und die Tellerfeder drehfest an dem Ausgangsteil und die Mitnehmerscheibe drehfest an dem Eingangsteil aufgenommen sein. Tellerfeder und Mitnehmerscheibe können verrastet, verschraubt oder in ähnlicher Weise mit dem Eingangsteil beziehungsweise Ausgangsteil verbunden sein. Reibscheibe und Mitnehmerscheibe können aus Blech gestanzt und umgeformt sein oder aus Kunststoff beispielsweise mittels eines Spritzgießverfahrens hergestellt sein. Die Klemmkörper können aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein. Die Tellerfeder ist bevorzugt aus Metall elastisch federnd hergestellt. Tellerfeder, Reibscheibe und/oder Mitnehmerscheibe sind bevorzugt als Ringteile ausgebildet, können jedoch auch als Ringsegmentteile ausgebildet sein, die ringförmig oder mit Umfangslücken angeordnet sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Drehschwingungsdämpfer als Zweimassenschwungrad mit einem eine Ringkammer für die Federeinrichtung bildenden Eingangsteil und einem eine Gegendruckplatte für eine Reibungskupplung enthaltenden Ausgangsteil ausgebildet sein. Hierbei kann die vorgeschlagene Reibeinrichtung axial zwischen Ringkammer und Gegendruckplatte auf radialer Höhe der Ringkammer angeordnet sein. Die Tellerfeder kann an dem Ausgangsteil und die Mitnehmerscheibe an dem Eingangsteil zentriert aufgenommen sein. Die Reibscheibe kann gegenüber der Mitnehmerscheibe zentriert sein.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 den oberen Teil eines Drehschwingungsdämpfers im Schnitt,
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1a ein Detail der 1,
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2 ein Detail der geschlossenen Reibeinrichtung in Ansicht und
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3 ein Detail der geöffneten Reibeinrichtung in Ansicht.
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Die 1 und das zugehörige Detail der 1a zeigen den oberen Teil des um die Drehachse d verdrehbar angeordneten Drehschwingungsdämpfers 1 im Schnitt. Der Drehschwingungsdämpfer 1 ist als Zweimassenschwungrad 2 mit dem Eingangsteil 3 und dem Ausgangsteil 4 und der zwischen diesen in Umfangsrichtung wirksamen Federeinrichtung 5 gebildet. Die Reibeinrichtung 6 ist zwischen dem Eingangsteil 3 und dem Ausgangsteil 4 in an sich bekannter Weise wirksam. Der Drehschwingungsdämpfer 1 ist mittels des Eingangsteils 3 an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine aufgenommen und dient der Schwingungsisolation von Drehschwingungen der Brennkraftmaschine.
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Das Eingangsteil 3 ist aus den aus Blech gestanzten und umgeformten Scheibenteilen 7, 8 gebildet, die zusammen mit der Zusatzmasse 9 und gegebenenfalls einem Anlasserzahnkranz die Primärschwungmasse bilden. Die Scheibenteile 7, 8 bilden die nach radial innen offene Ringkammer 10, in der die Federeinrichtung 5 aufgenommen ist. Die Federeinrichtung 5 enthält die über den Umfang angeordneten und ineinander geschachtelt angeordneten Bogenfedern 11, 12. Die eingangsseitige Beaufschlagung der Stirnseiten der Bogenfedern 11, 12 ist mittels nicht einsehbaren Einformungen wie axial in die Ringkammer 10 eintauchenden Anprägungen der Scheibenteile 7, 8 vorgesehen. Das Ausgangsteil 4 ist aus dem Flanschteil 13 und dem als Sekundärschwungmasse dienenden, geschmiedeten oder gegossenen und mit dem Flanschteil 13 vernieteten Scheibenteil 14 gebildet. Das Flanschteil 13 weist radial außen nicht einsehbare Arme auf, die zwischen die Stirnseiten benachbarter Bogenfedern 11, 12 radial eingreifen und die Bogenfedern 11, 12 ausgangsseitig beaufschlagen. Das Scheibenteil 14 nimmt eine Kupplungsdruckplatte einer Reibungskupplung auf und dient als Gegendruckplatte.
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Die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf radialer Höhe der Ringkammer 10 und axial zwischen dem Scheibenteil 8 und damit der Ringkammer 10 und dem Scheibenteil 14 und damit dem Ausgangsteil 4 angeordnete Reibeinrichtung 15 ist fliehkraftabhängig geschaltet. Die Reibeinrichtung 15 dient der Festlegung beziehungsweise reibschlüssigen Verdrehung von Eingangsteil 3 und Ausgangsteil 4 bei geringen Drehzahlen während unterhalb der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine auftretenden Resonanzeffekten.
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Die Reibeinrichtung 15 enthält die Tellerfeder 16, die Reibscheibe 17, die Mitnehmerscheibe 18, die über den Umfang verteilt angeordneten Klemmkörper 19 sowie die einen geschlossenen Ring bildende Schraubenfeder 20. Die Tellerfeder 16 ist mittels der Schrauben 21 an dem Scheibenteil 14 des Ausgangsteils 4 aufgenommen und verspannt die Reibscheibe 17 axial gegenüber dem Scheibenteil 14. Die Mitnehmerscheibe 18 ist mittels der Schauben 22 oder Nieten mit dem Scheibenteil 8 des Eingangsteils 3 verbunden. Die Mitnehmerscheibe 18 ist im Querschnitt C-förmig ausgebildet, ist also axial einseitig geöffnet. In dem durch die C-förmige Ausbildung der Mitnehmerscheibe 18 gebildeten Ringraum 23 ist die Schraubenfeder 20 aufgenommen und radial innen gegenüber den Klemmkörpern 19 radial vorgespannt.
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Die Reibscheibe 17 ist im Querschnitt gewinkelt wie L-förmig unter Ausbildung des radialen Schenkels 24 mit der Reibfläche 25 und des axialen Schenkels 26 ausgebildet. In dem axialen Schenkel 26 sind Ausnehmungen 27 vorgesehen, die mit Ausnehmungen 28 der Mitnehmerscheibe 18 radial fluchten. Die Klemmkörper 19 sind in den Ausnehmungen 27, 28 anteilig aufgenommen und von der Schraubenfeder 20 radial gegen die Ausnehmungen 27 vorgespannt, so dass die Reibscheibe 17 und die Mitnehmerscheibe 18 bei Drehzahlen kleiner der Leerlaufdrehzahl, beispielsweise kleiner 600 rpm miteinander drehschlüssig verbunden sind. Eine Verdrehung des Eingangsteils 3 gegenüber dem Ausgangsteil 4 kann nur unter Überwindung des Reibmoments zwischen der Reibscheibe 17 und dem Scheibenteil 14 beziehungsweise der Tellerfeder 16 erfolgen, so dass mittels des vorherrschenden Reibmoments Resonanzeffekte des Drehschwingungsdämpfers 1 zumindest gedämpft werden. Steigt die Drehzahl an werden die Klemmkörper 19 und die Schraubenfeder 20 unter Einfluss der zunehmenden Fliehkraft nach radial außen beschleunigt, so dass der Drehschluss zwischen der Reibscheibe 17 und der Mitnehmerscheibe 18 durch die Klemmkörper 19 aufgehoben wird und daher die Wirkung der Reibeinrichtung 15 außer Kraft gesetzt wird.
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Zum Schutz der Schraubenfeder 20 bei hohen Drehzahlen legt sich diese an dem als Anschlag dienenden Innenumfang 29 der Mitnehmerscheibe 18 an. Dabei kann das Radialspiel der Schraubenfeder 20 und dem radialen Weg der Klemmkörper 19 in den Ausnehmungen 28 so ausgelegt sein, dass diese bei am Innenumfang 29 anliegender Schraubenfeder 20 zumindest teilweise und damit verliergesichert in den Ausnehmungen 28 verbleiben.
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Die 2 zeigt ein Detail des Drehschwingungsdämpfers 1 der 1 mit der Reibeinrichtung 15 bei Drehzahl Null in Ansicht. Die Schraubenfeder 20 spannt die Klemmkörper 19 radial gegen die Ausnehmungen 27 der Reibscheibe 17 vor. Die Klemmkörper 19 durchgreifen die Ausnehmung 28 der Mitnehmerscheibe 18 so, dass sich mittels der Klemmkörper 19 ein Drehschluss zwischen der Reibscheibe 17 und der Mitnehmerscheibe 18 bildet.
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Die Mitnehmerscheibe 18 ist gegenüber dem Eingangsteil 3 zentriert. Die Tellerfeder 16 ist gegenüber dem Ausgangsteil zentriert. Die Reibscheibe 17 ist auf der Mitnehmerscheibe zentriert.
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Die 3 zeigt in der Darstellung der 2 die Reibeinrichtung 15 bei aufgelöstem Drehschluss bei höheren Drehzahlen als der Leerlaufdrehzahl beziehungsweise Drehzahlen größer 600 rpm. Durch die dort herrschende Fliehkraft werden die Klemmkörper 19 entgegen der Wirkung der Schraubenfeder 20 radial aus den Ausnehmungen 27 der Reibscheibe 17 gehoben und verbleiben in den Ausnehmungen 28 der Mitnehmerscheibe 18. Die in dem Ringraum 23 der Mitnehmerscheibe 18 aufgenommene Schraubenfeder 20 wird bei weiter ansteigender Drehzahl an den Innenumfang 29 des Ringraums gedrückt und dadurch vor zerstörender Aufweitung geschützt. Die Klemmkörper 19 verbleiben dabei unter radialer Abstützung an der Schraubenfeder 20 in den Ausnehmungen 28.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Zweimassenschwungrad
- 3
- Eingangsteil
- 4
- Ausgangsteil
- 5
- Federeinrichtung
- 6
- Reibeinrichtung
- 7
- Scheibenteil
- 8
- Scheibenteil
- 9
- Zusatzmasse
- 10
- Ringkammer
- 11
- Bogenfeder
- 12
- Bogenfeder
- 13
- Flanschteil
- 14
- Scheibenteil
- 15
- Reibeinrichtung
- 16
- Tellerfeder
- 17
- Reibscheibe
- 18
- Mitnehmerscheibe
- 19
- Klemmkörper
- 20
- Schraubenfeder
- 21
- Schraube
- 22
- Schraube
- 23
- Ringraum
- 24
- Schenkel
- 25
- Reibfläche
- 26
- Schenkel
- 27
- Ausnehmung
- 28
- Ausnehmung
- 29
- Innenumfang
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009030984 A1 [0002]
