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Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solcher Torsionsschwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, ist bereits aus der
DE 10 2014 001 016 A1 bekannt. Der Torsionsschwingungsdämpfer weist wenigstens ein um eine Drehachse drehbares Bauelement auf, welches bei der
DE 10 2014 001 016 A1 als Sekundärteil eines Zweimassenschwungrades ausgebildet ist. Des Weiteren weist der Torsionsschwingungsdämpfer wenigstens eine relativ zu dem Bauelement um die Drehachse drehbare Schwungmasse auf, wobei wenigstens ein Hebelelement gelenkig mit der Schwungmasse gekoppelt ist. Des Weiteren ist ein eine Schwenkachse für das Hebelelement bildendes und in radialer Richtung relativ zu dem Bauelement und relativ zu dem Hebelelement verschiebbares Lagerelement vorgesehen, über welches das Hebelelement an dem Bauelement um die Schwenkachse relativ zu dem Bauelement verschwenkbar gelagert ist. Überdies hinaus umfasst der Torsionsschwingungsdämpfer wenigstens eine Federeinrichtung, über welche das Hebelelement gefedert an dem Bauelement abgestützt ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Torsionsschwingungsdämpfer der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders hoher Fahrkomfort realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Torsionsschwingungsdämpfer mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Um einen Torsionsschwingungsdämpfer der im Oberbegriff des Patentanspruchs a angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders hoher Fahrkomfort realisierbar ist, ist erfindungsgemäß wenigstens eine konzentrisch zur Schwungmasse angeordnete und um die Drehachse relativ zur Schwungmasse und relativ zu dem Bauelement drehbare zweite Schwungmasse vorgesehen. Außerdem umfasst der erfindungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer wenigstens ein gelenkig mit der zweiten Schwungmasse gekoppeltes Hebelelement, und ein eine zweite Schwenkachse für das zweite Hebelelement bildendes und in radialer Richtung relativ zu dem Bauelement und relativ zu dem zweiten Hebelelement verschiebbares zweites Lagerelement, über welches das zweite Hebelelement an dem Bauelement um die zweite Schwenkachse relativ zu dem Bauelement verschwenkbar gelagert ist. Des Weiteren weist der erfindungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer wenigstens eine zweite Federeinrichtung auf, über welche das zweite Hebelelement gefedert an dem Bauelement abgestützt ist.
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Durch den Einsatz sowohl der ersten Schwungmasse als auch der zusätzlich zur ersten Schwungmasse vorgesehenen zweiten Schwungmasse können Drehungleichförmigkeiten und somit Torsionsschwingungen beispielsweise des Bauelements besonders vorteilhaft gedämpft werden, sodass sich ein besonders hoher Fahrkomfort realisieren lässt.
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In vollständig hergestelltem Zustand des beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildeten Kraftfahrzeugs weist dieses beispielsweise einen Antriebsmotor zum Antreiben des Fahrzeugs auf. Insbesondere ist der Antriebsmotor als Hubkolbenmaschine und dabei beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und weist eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, über welche der Antriebsmotor Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Dabei ist beispielsweise im vollständig hergestellten Zustand des Kraftfahrzeugs das genannte Bauelement von der Abtriebswelle beziehungsweise von den Drehmomenten antreibbar.
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Üblicherweise erfolgt die Bereitstellung beziehungsweise Abgabe der Drehmomente über die Abtriebswelle zumindest im Wesentlichen pulsförmig. Daraus können Drehungleichförmigkeiten und somit Torsionsschwingungen entstehen, welche nun mittels des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers besonders gut gedämpft werden können.
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Der erfindungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer ist besonders vorteilhaft verwendbar, wenn die Hubkolbenmaschine mit einer Zylinderabschaltung ausgestattet ist, in deren Rahmen beispielsweise wenigstens ein erster, als Zylinder ausgebildeter Brennraum der Hubkolbenmaschine befeuert betrieben wird, während wenigstens ein zweiter, als Zylinder ausgebildeter Brennraum abgeschaltet beziehungsweise deaktiviert ist. Bei einer solchen Zylinderabschaltung kann es zu sehr großen Drehmomentschwingungsamplituden kommen, welche den Fahrkomfort beeinträchtigen können. Diese aus der Zylinderabschaltung resultierenden Drehmomentschwingungsamplituden können nun mittels des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers sehr gut gedämpft werden, wobei dessen Dämpfungseigenschaften nicht ausschließlich darauf beschränkt sind. Mittels der Schwungmassen können beispielsweise Schwingungen unterschiedlicher Ordnungen besonders gut gedämpft werden. Insbesondere ist mittels des Torsionsschwingungsdämpfer beispielsweise ein erster Teil des Antriebsstrangs von einem zumindest den Antriebsmotor umfassenden zweiten Teil des Antriebsstrangs schwingungstechnisch zumindest im Wesentlichen ent- oder abkoppelbar, wobei beispielsweise der erste Teil bezogen auf einem Drehmomentenfluss von dem Antriebsmotor über den Torsionsschwingungsdämpfer zu dem ersten Teil stromab des beziehungsweise hinter dem Torsionsschwingungsdämpfer und stromab des ersten Teils angeordnet ist. Durch den Einsatz der zusätzlichen zweiten Schwungmasse kann eine besonders vorteilhafte Abkoppelwirkung des Torsionsschwingungsdämpfers realisiert werden, wobei im Vergleich zu herkömmlichen Torsionsschwingungsdämpfern die Abkoppelwirkung des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers im Betrieb auf die Dämpfung einer weiteren Haupterregungsordnung eingestellt werden kann.
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Ferner ist es durch den Einsatz sowohl der ersten Schwungmasse als auch der zweiten Schwungmasse möglich, die Abkoppelwirkung des Torsionsschwingungsdämpfers, das heißt dessen Wirkungseffekt gezielt auf die Dämpfung und somit Verkleinerung von Momentenamplituden wenigstens einer bestimmten Schwingungsordnung auszurichten. Beispielsweise im Falle eines Vier-Zylinder-Motors mit zwei abgeschalteten Zylindern, bei welchem eine einzige Zündung pro Kurbelwellenumdrehung erfolgt, kann der Torsionsschwingungsdämpfer gezielt auf die Dämpfung von Schwingungen beziehungsweise Schwingungsamplituden erster Ordnung ausgelegt werden, sodass ein besonders hoher Fahrkomfort darstellbar ist. Der Wirkungseffekt beziehungsweise das Wirkprinzip des Torsionsschwingungsdämpfers zeichnet sich beispielsweise wie das eines Fliehkraftpendel-Zweimassenschwungrads unter anderem auch dadurch aus, dass die Schwungmassen beispielsweise außerhalb des zuvor genannten Drehmomentflusses, das heißt außerhalb eines Kraftflusses von dem zweiten Teil zu dem ersten Teil des Antriebsstrang liegen. Das Bauelement hingegen liegt jedoch beispielsweise in dem Kraftfluss, sodass die zuvor genannten Drehmomente zwar über das Bauelement, nicht jedoch über die Schwungmassen von dem ersten Teil auf den zweiten Teil übertragen werden. Dabei können Drehungleichförmigkeiten des Bauelements mittels der Schwungmassen besonders gut gedämpft werden, sodass beispielweise, insbesondere über das Bauelement, Drehungleichförmigkeiten der Abtriebswelle sehr gut und gezielt gedämpft werden können. Die Schwungmassen wirken dabei beispielsweise als Fliehkraftpendel, sodass sich eine sehr gute Schwingungsdämpfung realisieren lässt.
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Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass herkömmliche Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere deren Dämpfung- und somit Abkoppelwirkung, auf jeweilige unterschiedliche Ordnungen eingestellt werden können, jedoch kann dann jeweils nur die Ordnung gedämpft werden, auf die der Torsionsschwingungsdämpfer eingestellt ist. Andere Schwingungsordnungen, die üblicherweise überlagert zu der Ordnung, auf die die Dämpfungswirkung des Torsionsschwingungsdämpfers gerade eingestellt ist, auftreten, können mittels des herkömmlichen Torsionsschwingungsdämpfers nicht bedämpft und somit ungefiltert weitergeleitet werden und sich somit störend auf den Fahrkomfort, insbesondere auf den sogenannten NVH-Komfort ( NVH - noise, vibration, harshness), auswirken. Dies kann nun mittels des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers vermieden werden.
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Das Bauelement kann beispielsweise ein Bauelement, insbesondere ein Sekundärteil beziehungsweise eine Sekundärmasse, eines Zweimassenschwungrades sein. Ferner ist es denkbar, dass das Bauelement ein Bauelement eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers ist, welcher beispielsweise in einem Automatikgetriebe zum Einsatz kommt. Die jeweiligen Hebelelemente sind beispielsweise einenends an der jeweiligen Schwungmasse drehbar gelagert, wobei die Hebelelemente andernends über die jeweilige Federeinrichtung gefedert an dem Bauelement abgestützt sind. Die federnde Abstützung erfolgt insbesondere entlang einer jeweiligen Drehrichtung, entlang welcher die Hebelelemente relativ zu den jeweiligen Schwungmassen drehbar sind. Beispielsweise ist das jeweilige Hebelelement mit der jeweiligen Federeinrichtung gelenkig beziehungsweise drehbar verbunden.
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Ferner ist es möglich, zusätzlich zu der zweiten Schwungmasse wenigstens eine weitere oder mehrere weitere Schwungmassen einzusetzen, insbesondere um das Bauelement herum anzuordnen, um dadurch mittels jeder jeweiligen Schwungmasse eine jeweilige bestimmte Schwingungsordnung zu dämpfen. Der erfindungsgemäße Gegenstand bleibt bezüglich seiner Dämpfungseigenschaften nicht ausschließlich auf Anwendungen in Verbindung mit Zylinderabschaltung beschränkt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Schwungmasse als Ring, das heißt als Schwungring, ausgebildet, in welchem zumindest ein Längenbereich der ersten Schwungmasse angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die zweite Schwungmasse ringförmig ausgebildet ist und dabei in Umfangsrichtung vollständig geschlossen umläuft, sodass der Ring den Längenbereich in Umfangsrichtung der ersten Schwungmasse vollständig umlaufend umgibt. Hierdurch können in einer vorteilhaften Weise Unwuchten der zweiten Schwungmasse vermieden werden. Außerdem kann der Bauraumbedarf des Torsionsschwingungsdämpfers besonders gering gehalten werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Schwungmasse als zweiter Ring ausgebildet, in welchem zumindest ein Längenbereich des Bauelements angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die erste Schwungmasse ringförmig ausgebildet und läuft dabei in Umfangsrichtung vollständig geschlossen um, sodass der zweite Ring den Längenbereich des Bauelements in Umfangsrichtung des Bauelements vollständig umlaufend umgibt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass Unwuchten der ersten Schwungmasse vermieden werden können, und der Bauraumbedarf kann besonders gering gehalten werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Schwungmasse an der ersten Schwungmasse und/oder die erste Schwungmasse an dem Bauelement wälzgelagert. Das bedeutet, dass zwischen der zweiten Schwungmasse und der ersten Schwungmasse und/oder zwischen der ersten Schwungmasse und dem Bauelement jeweils zumindest ein Wälzlager angeordnet ist. Durch die Wälzlagerung der Schwungmassen aneinander und an dem Bauelement kann ein besonders reibungsarmer und somit effizienter Betrieb realisiert werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Vorderansicht eines Torsionsschwingungsdämpfers für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit zwei Schwungmassen;
- 2 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht des Torsionsschwingungsdämpfers; und
- 3 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Vorderansicht einen Torsionsschwingungsdämpfer 10 für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. In seinem vollständig hergestellten Zustand weist der Antriebsstrang beispielsweise einen Antriebsmotor auf, welcher vorzugsweise als Hubkolben-Maschine ausgebildet ist. Der Antriebsmotor weist dabei eine als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, über welche der Antriebsmotor Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Das Kraftfahrzeug ist dabei vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet. Beispielsweise ist der Antriebsmotor Bestandteil eines ersten Teils des Antriebsstrangs, welcher auch wenigstens einen vom ersten Teil unterschiedlichen zweiten Teil umfasst. Die von dem Antriebsmotor bereitgestellten Drehmomente können dabei über den Torsionsschwingungsdämpfer 10 von dem ersten Teil auf den zweiten Teil übertragen werden, sodass es beispielsweise zu einem Drehmomenten- oder Kraftfluss von dem ersten Teil über zumindest einen Teilbereich des Torsionsschwingungsdämpfers 10 zu dem zweiten Teil kommt. Der zweite Teil umfasst beispielsweise Räder des Kraftfahrzeugs, welche mittels der Drehmomente und somit mittels des Antriebsmotors angetriebenen werden können.
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Die Kurbelwelle ist beispielsweise an einem Kurbelgehäuse des Antriebsmotors drehbar gelagert und kann sich um eine Drehachse 12 relativ zu dem Kurbelgehäuse drehen. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist der Torsionsschwingungsdämpfer 10 beispielsweise mit der Kurbelwelle gekoppelt oder koppelbar, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer 10 genutzt wird, um Drehungleichförmigkeiten der Kurbelwelle und somit Torsionsschwingungen zu dämpfen. Hierzu umfasst der Torsionsschwingungsdämpfer 10, wie in 1 zu sehen ist, ein um die Drehachse 12, insbesondere relativ zu dem Kurbelgehäuse, drehbares Bauelement 14. Das Bauelement ist beispielsweise ein Sekundärteil, insbesondere eine Sekundärmasse, eines Zweimassenschwungrads und von der Kurbelwelle antreibbar und dadurch um die Drehachse 12 drehbar. Ferner kann das Bauelement 14 ein Bauelement eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers sein, welcher beispielsweise in einem Automatikgetriebe des Antriebsstrangs zum Einsatz kommt.
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Der Torsionsschwingungsdämpfer 10 weist ferner eine erste Schwungmasse 20 auf, welche bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als erster Ring, das heißt als erster Schwungring beziehungsweise Schwungmassenring ausgebildet ist. Der erste Ring ist entlang seiner um die Drehachse 12 umlaufenden Umfangsrichtung vollständig geschlossen und weist eine erste Durchgangsöffnung auf, welche in axialer Richtung des ersten Rings durchgängig ist. Dabei fällt die axiale Richtung des ersten Rings mit der axialen Richtung des Torsionsschwingungsdämpfers 10 insgesamt und mit der axialen Richtung der Kurbellwelle zusammen. Die erste Schwungmasse 20 ist dabei um die Drehachse 12 relativ zu dem Bauelement 14 und relativ zu der Kurbelwelle drehbar.
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Außerdem weist der Torsionsschwingungsdämpfer 10 wenigstens zwei erste Hebelelemente 16 auf, welche jeweils gelenkig mit der ersten Schwungmasse 20 gekoppelt sind. Dabei sind die Hebelelemente 16 beispielsweise über jeweilige erste Verbindungselemente 30 mit der ersten Schwungmasse 20 gelenkig gekoppelt. Das jeweilige Verbindungselement 30 bildet dabei beispielsweise eine jeweilige erste Schwenkachse, um die das jeweilige erste Hebelelement 16 relativ zu der ersten Schwungmasse 20 verschwenkbar ist. Dabei verläuft die erste Schwenkachse zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse 12. Der Torsionsschwingungsdämpfer 10 weist außerdem je erstem Hebelelement 16 ein Lagerelement 34 auf, über welches das jeweilige erste Hebelelement 16 gelenkig mit dem Bauelement 14 gekoppelt und insbesondere drehbar beziehungsweise verschwenkbar an dem Bauelement 14 gelagert ist. Dabei bildet das jeweilige erste Lagerelement 34 eine von der ersten Schwenkachse, insbesondere in radialer Richtung des ersten Rings und somit des Torsionsschwingungsdämpfers 10 und der Kurbelwelle nach innen hin, beabstandete zweite Schwenkachse 36 für das jeweilige Hebelelement 16. Dabei ist das jeweilige Hebelelement 16 um die jeweilige zweite Schwenkachse 36 relativ zu dem Bauelement 14 verschwenkbar. Die zweite Schwenkachse 36 verläuft dabei zumindest im Wesentlichen parallel zur ersten Schwenkachse. Das jeweilige Hebelelement 16 ist somit sowohl relativ zu der Schwungmasse 20 als auch relativ zu dem Bauelement 14 drehbar beziehungsweise verschwenkbar.
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Außerdem umfasst der Torsionsschwingungsdämpfer 10 je erstem Hebelelement 16 eine jeweilige erste Federeinrichtung 26, welche bei dem in Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel jeweils wenigstens zwei erste Federelemente 27 und 29 aufweist. Die jeweilige Federeinrichtung 26, insbesondere die jeweiligen Federelemente 27 und 29, ist beziehungsweise sind beispielsweise an einer jeweiligen ersten Verbindungsstelle 33 mit dem jeweiligen ersten Hebelelement 16, insbesondere gelenkig, verbunden, sodass das jeweilige Hebelelement 16 über die jeweilige Federeinrichtung 26 insbesondere entlang einer Schwenkrichtung, entlang welcher das Hebelelement 16 relativ zu dem Bauelement 14 um die zweite Schwenkachse 36 verschwenkbar ist, gefedert abgestützt ist. Wird somit beispielsweise das jeweilige Hebelelement 16, insbesondere ausgehend von einer beispielsweise in 1 gezeigten Ausgangslage, entlang einer mit der Schwenkrichtung zusammenfallenden ersten Drehrichtung relativ zu dem Bauelement 14 in eine von der Ausgangslage unterschiedliche, erste Betätigungslage gedreht, so wird beispielsweise die Federeinrichtung 26 gespannt, wobei beispielsweise das Federelement 29 komprimiert und das Federelement 27 expandiert wird.
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Wird beispielsweise das jeweilige Hebelelement 16, insbesondere ausgehend von der Ausgangslage, entlang einer mit der Schwenkrichtung zusammenfallenden und der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung relativ zu dem Bauelement 14 in eine von der Ausgangslage und von der ersten Betätigungslage unterschiedliche, zweite Betätigungslage gedreht, so wird beispielsweise die Federeinrichtung 26 gespannt, wobei beispielsweise das Federelement 27 komprimiert und das Federelement 29 expandiert wird. Durch Spannen der jeweiligen Federeinrichtung 26 stellt diese eine auf das jeweilige Hebelelement 16 entlang der Schwenkrichtung wirkenden Federkraft bereit, welche als Rückstellkraft wirkt, mittels welcher das Hebelelement 16 aus der jeweiligen Betätigungslage zurück in die jeweilige Ausgangslage um die Schwenkachse 36 relativ zu dem Bauelement 14 drehbar ist beziehungsweise gedreht wird.
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Zu solchen Drehungen des jeweiligen Hebelelements 16 um die jeweilige Schwenkachse 36 relativ zu dem Bauelement 14 kommt es beispielsweise bei Relativdrehungen zwischen der Schwungmasse 20 und dem Bauelement 14. Solche Relativdrehungen zwischen dem Bauelement 14 und der Schwungmasse 20 werden beispielsweise durch Drehungleichförmigkeiten der Kurbelwelle und somit des Bauelements 14 bewirkt, sodass die Schwungmasse 20 als Fliehkraftpendel wirken kann, mittels welchem die Drehungleichförmigkeiten und somit Torsionsschwingungen gedämpft werden können.
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Um eine bedarfsgerechte Schwingungsdämpfung realisieren zu können, sind das jeweilige Lagerelement 34 und die jeweilige, durch das jeweilige Lagerelement 34 gebildete Schwenkachse 36 in radialer Richtung des Torsionsschwingungsdämpfers 10 relativ zu dem Bauelement 14 und relativ zu dem jeweiligen Hebelelement 16 verschiebbar. Dieses Verschieben des jeweiligen Lagerelements 34 kann automatisch beziehungsweise selbsttätig erfolgen und/oder mittels eines in den Fig. nicht dargestellten Aktors aktiv bewirkt werden. Durch das Verschieben des Lagerelements 34 relativ zu dem Bauelement 14 und relativ zu dem Hebelelement 16 kann jeweils ein Abstand zwischen der Schwenkachse 36 und der ersten Schwenkachse beziehungsweise dem Verbindungselement 30 und ein Abstand zwischen der Schwenkachse 36 und der Verbindungsstelle 33 eingestellt werden, sodass jeweilige Hebelverhältnisse bedarfsgerecht eingestellt werden können. Dadurch kann beispielsweise eine gezielt mittels der Schwungmasse 20 zu dämpfende Schwingungsordnung eingestellt werden.
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Um nun einen besonders hohen Fahrkomfort realisieren zu können, umfasst der Torsionsschwingungsdämpfer 10 wenigstens eine konzentrisch zur ersten Schwungmasse 20 und insbesondere konzentrisch zum Bauelement 14 angeordnete zweite Schwungmasse 22, welche um die Drehachse 12 relativ zu dem Bauelement 14 und relativ zu der ersten Schwungmasse 20 drehbar ist. Die zweite Schwungmasse 22 ist bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als zweiter Ring, das heißt als zweiter Schwungring beziehungsweise Schwungmassenring ausgebildet ist. Der zweite Ring ist entlang seiner um die Drehachse 12 umlaufenden Umfangsrichtung vollständig geschlossen und weist eine zweite Durchgangsöffnung auf, welche in axialer Richtung des zweiten Rings durchgängig ist. Dabei fällt die axiale Richtung des zweiten Rings mit der axialen Richtung des Torsionsschwingungsdämpfers 10 insgesamt und mit der axialen Richtung der Kurbellwelle zusammen. Die zweite Schwungmasse 22 ist dabei um die Drehachse 12 relativ zu dem Bauelement 14, relativ zu der Kurbelwelle und relativ zu der ersten Schwungmasse 20 drehbar.
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Des Weiteren weist der Torsionsschwingungsdämpfer 10 wenigstens zwei zweite Hebelelemente 18 auf, welche jeweils gelenkig mit der zweiten Schwungmasse 22 gekoppelt sind. Dabei sind die Hebelelemente 18 beispielsweise über jeweilige zweite Verbindungselemente 31 mit der zweiten Schwungmasse 22 gelenkig gekoppelt. Das jeweilige Verbindungselement 31 bildet dabei beispielsweise eine jeweilige, von der ersten und zweiten Schwenkachse beabstandete dritte Schwenkachse, um die das jeweilige zweite Hebelelement 18 relativ zu der zweiten Schwungmasse 22 verschwenkbar ist. Dabei verläuft die dritte Schwenkachse zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse 12. Der Torsionsschwingungsdämpfer 10 weist außerdem je zweiten Hebelelement 18 ein Lagerelement 35 auf, über welches das jeweilige zweite Hebelelement 18 gelenkig mit dem Bauelement 14 gekoppelt und insbesondere drehbar beziehungsweise verschwenkbar an dem Bauelement 14 gelagert ist. Dabei bildet das jeweilige zweite Lagerelement 35 eine von der dritten Schwenkachse, insbesondere in radialer Richtung des zweiten Rings und somit des Torsionsschwingungsdämpfers 10 und der Kurbelwelle nach innen hin, beabstandete vierte Schwenkachse 37 für das jeweilige Hebelelement 16. Die vierte Schwenkachse 37 ist dabei auch von der ersten und zweiten Schwenkachse beabstandet und verläuft zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse 12. Dabei ist das jeweilige Hebelelement 18 um die jeweilige vierte Schwenkachse 37 relativ zu dem Bauelement 14 verschwenkbar. Das jeweilige Hebelelement 18 ist somit sowohl relativ zu der Schwungmasse 22 als auch relativ zu dem Bauelement 14 drehbar beziehungsweise verschwenkbar.
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Ferner umfasst der Torsionsschwingungsdämpfer 10 je zweiten Hebelelement 18 eine jeweilige zweite Federeinrichtung 28, welche bei dem in Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel jeweils wenigstens zwei zweite Federelemente 39 und 41 aufweist. Die jeweilige Federeinrichtung 28, insbesondere die jeweiligen Federelemente 39 und 41, ist beziehungsweise sind beispielsweise an einer jeweiligen zweiten Verbindungsstelle 43 mit dem jeweiligen zweiten Hebelelement 18, insbesondere gelenkig, verbunden, sodass das jeweilige Hebelelement 18 über die jeweilige Federeinrichtung 28 insbesondere entlang einer zweiten Schwenkrichtung, entlang welcher das Hebelelement 18 relativ zu dem Bauelement 14 um die zweite Schwenkachse 37 verschwenkbar ist, gefedert abgestützt ist. Wird somit beispielsweise das jeweilige Hebelelement 18, insbesondere ausgehend von einer beispielsweise in 1 gezeigten zweiten Ausgangslage, entlang einer mit der zweiten Schwenkrichtung zusammenfallenden dritten Drehrichtung relativ zu dem Bauelement 14 in eine von der Ausgangslage unterschiedliche, dritte Betätigungslage gedreht, so wird beispielsweise die Federeinrichtung 28 gespannt, wobei beispielsweise das Federelement 39 komprimiert und das Federelement 41 expandiert wird.
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Wird beispielsweise das jeweilige Hebelelement 18, insbesondere ausgehend von der zweiten Ausgangslage, entlang einer mit der zweiten Schwenkrichtung zusammenfallenden und der dritten Drehrichtung entgegengesetzten vierten Drehrichtung relativ zu dem Bauelement 14 in eine von der zweiten Ausgangslage und von der dritten Betätigungslage unterschiedliche, vierte Betätigungslage gedreht, so wird beispielsweise die Federeinrichtung 28 gespannt, wobei beispielsweise das Federelement 39 komprimiert und das Federelement 41 expandiert wird. Durch Spannen der jeweiligen Federeinrichtung 28 stellt diese eine auf das jeweilige Hebelelement 18 entlang der zweiten Schwenkrichtung wirkenden Federkraft bereit, welche als Rückstellkraft wirkt, mittels welcher das Hebelelement 18 aus der jeweiligen Betätigungslage zurück in die jeweilige Ausgangslage um die Schwenkachse 37 relativ zu dem Bauelement 14 drehbar ist beziehungsweise gedreht wird.
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Zu solchen Drehungen des jeweiligen Hebelelements 18 um die jeweilige Schwenkachse 37 relativ zu dem Bauelement 14 kommt es beispielsweise bei Relativdrehungen zwischen der Schwungmasse 22 und dem Bauelement 14. Solche Relativdrehungen zwischen dem Bauelement 14 und der Schwungmasse 22 werden beispielsweise durch Drehungleichförmigkeiten der Kurbelwelle und somit des Bauelements 14 bewirkt, sodass die Schwungmasse 22 als zweites Fliehkraftpendel wirken kann, mittels welchem die Drehungleichförmigkeiten und somit Torsionsschwingungen gedämpft werden können.
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Um eine bedarfsgerechte Schwingungsdämpfung realisieren zu können, sind das jeweilige Lagerelement 35 und die jeweilige, durch das jeweilige Lagerelement35 gebildete Schwenkachse 37 in radialer Richtung des Torsionsschwingungsdämpfers 10 relativ zu dem Bauelement 14 und relativ zu dem jeweiligen Hebelelement 18 verschiebbar. Dieses Verschieben des jeweiligen Lagerelements 35 kann automatisch beziehungsweise selbsttätig erfolgen und/oder mittels eines in den Fig. nicht dargestellten Aktors aktiv bewirkt werden. Durch das Verschieben des Lagerelements 35 relativ zu dem Bauelement 14 und relativ zu dem Hebelelement 18 kann jeweils ein Abstand zwischen der Schwenkachse 37 und der dritten Schwenkachse beziehungsweise dem Verbindungselement 31 und ein Abstand zwischen der Schwenkachse 37 und der Verbindungsstelle 43 eingestellt werden, sodass jeweilige Hebelverhältnisse bedarfsgerecht eingestellt werden können. Dadurch kann beispielsweise eine gezielt mittels der Schwungmasse 22 zu dämpfende und von der mittels der Schwungmasse 20 gezielt zu dämpfenden Schwingungsordnung unterschiedliche, zweite Schwingungsordnung eingestellt werden. Dadurch können beispielsweise mittels des Torsionsschwingungsdämpfers 10 wenigstens zwei überlagerte Schwingungsordnungen gedämpft werden, sodass ein besonders hoher Fahrkomfort für sich im Innenraum des Kraftwagens aufhaltende Insassen dargestellt werden kann.
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Wird beispielsweise von dem Antriebsmotor über die Abtriebswelle ein zumindest im Wesentlichen stationäres Drehmoment bereitgestellt, stellt sich ein Kraftbeziehungsweise Drehmomentenfluss ein, bei welchem das Drehmoment von der Abtriebswelle über das Bauelement 14 zu dem zweiten Teil des Antriebsstrangs, insbesondere zu den Rädern. Dabei liegt weder die erste Schwungmasse 20 noch die als Zusatzring ausgebildete zweite Schwungmasse 22 in dem Kraft- beziehungsweise Drehmomentenfluss des stationären Drehmoments. Dabei hat die zweite Schwungmasse 22 wie die erste Schwungmasse die Aufgabe, eine weitere Schwingungsordnung zu dämpfen. Dabei sind die Schwungmassen 20 und 22 parallel zueinander geschaltet. Dabei ist es denkbar, noch mehr Schwungmassen auf die beschriebenen Weise parallel zu schalten und jede einzelne dieser Schwungmassen auf die Dämpfung einer ganz bestimmten Schwingungsordnung abzustimmen, insbesondere durch entsprechendes Anordnen beziehungsweise Verschieben der jeweilige, in radialer Richtung relativ zu dem Bauelement verschiebbaren Schwenkachse.
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Insgesamt ist erkennbar, die jeweiligen Hebelelemente 16 und 18 bei Relativdrehungen zwischen der jeweiligen Schwungmassen 20 beziehungsweise 22 und dem Bauelemente 14 hin- und herschaukeln können. Dabei fungiert eines der Federelemente 27 und 29 beziehungsweise 39 und 41 der jeweiligen Federeinrichtungen 26 und 28 als Druckfeder, welche komprimiert wird. Da sich die jeweiligen Schwenkachsen 36 und 37 radial nach innen beziehungsweise außen und dadurch die oben genannten Abstände und somit Hebelverhältnisse verstellen lassen, kann die Dämpfungswirkung eingestellt werden, da die zur Komprimierung des jeweiligen Federelements 27, 29, 39 beziehungsweise 41 erforderliche Kraft eingestellt werden kann. Wird beispielsweise die jeweilige Schwenkachse 36 beziehungsweise 37 in radialer Richtung nach außen verstellt, so ist in Umfangsrichtung der jeweiligen Schwungmasse 20 beziehungsweise 22 auf diese eine größere Kraft gegenüber dem Bauelement 14 aufzubringen, um die jeweilige Schwungmasse 20 beziehungsweise 22 relativ zu dem Bauelement 14 zu verdrehen und dabei das jeweilige Federelement 27, 29, 39 beziehungsweise 41 einen bestimmten Weg zu komprimieren, als wenn die jeweilige Schwenkachse 36 beziehungsweise 37 in radialer Richtung weiter innen liegen würde
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Um den Bauraumbedarf besonders gering halten zu können, sind die beiden Schwungmassen 20 und 22 und das Bauelement 14 sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei zumindest ein Längenbereich des Bauelements 14 in der Durchgangsöffnung der ersten Schwungmasse 20 und somit in der Schwungmasse 20 angeordnet ist. Ferner ist beispielsweise zumindest ein Längenbereich der Schwungmasse 20 in der Durchgangsöffnung der Schwungmasse 22 und somit in der Schwungmasse 22 aufgenommen.
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Dabei sind die Schwungmassen 20 und 22, insbesondere in dem in der Schwungmasse 22 aufgenommenen Längenbereich der Schwungmasse 20, aneinander wälzgelagert. Hierfür sind Wälzlager 24 zwischen der inneren Schwungmasse 20 und der äußeren Schwungmasse 22 angeordnet, welche über die Wälzlager 24 aneinander wälzgelagert sind. Ferner sind Wälzlager 40 vorgesehen, welche zwischen der Schwungmasse 20 und dem Bauelement 14 angeordnet sind. Über die Wälzlager 40 sind das Bauelement 14 und die Schwungmasse 20 aneinander wälzgelagert. Durch diese Wälzlagerungen kann ein besonders reibungsarmer Betrieb realisiert werden.
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2 zeigt den Torsionsschwingungsdämpfer 10 ausschnittsweise in einer schematischen Vorderansicht. Der besseren Übersicht wegen sind in 2 die äußere Schwungmasse 22 und deren Kopplung mit dem Bauelement 14 nicht gezeigt. Ferner sind in 2 lediglich eines der Hebelelemente 16 und die Schwungmasse 20 gezeigt, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem einen, in 2 gezeigten Hebelelement 16 und zu der Schwungmasse 20 ohne weiteres auch auf die anderen Hebelelemente 16 und 18 und die Schwungmasse 22 übertragen werden können und umgekehrt.
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Wie in 2 zu sehen ist, ist das Hebelelement 16 an seinem einen Ende 32 über die Federeinrichtung 26 und somit über die Federelemente 27 und 29, insbesondere entlang der Schwenkrichtung, entlang welcher das Hebelelement 16 relativ zu dem Bauelement 14 um die Schwenkachse 36 verschwenkbar ist, an dem Bauelement 14 gefedert abgestützt. An seinem dem Ende 32 gegenüberliegenden, anderen Ende 44 ist das Hebelelement 16 über das Verbindungselement 30 gelenkig mit der Schwungmasse 20 verbunden. Das Hebelelement 16 ist über das Verbindungselement 30 drehbar an der Schwungmasse 20 gelagert. Hierfür weist das Hebelelement 16 an dem Ende 44 eine längliche und beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildete Ausnehmung 62, insbesondere ein Langloch, auf, in welche das Verbindungselement 30 eingreift. Darüber hinaus weist das Hebelelement 16 eine weitere, beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildete, länglichen Ausnehmung 46 auf, welche beispielsweise als Langloch ausgebildet ist. Dabei greift das Lagerelement 34 in die Ausnehmung 46 ein. Das Lagerelement 34 ist beispielsweise an dem Bauelement 14 gehalten und entlang der Ausnehmung 46 des Hebelelements 16 relativ zum Hebelelement 16 und relativ zum Bauelement 14 in radialer Richtung verschiebbar, wodurch die Schwenkachse 36 in radialer Richtung verschiebbar ist. Die Ausnehmung 62 ist beispielsweise eine Führung, entlang welcher das Verbindungselement 30, welches beispielsweise an der Schwungmasse 20 gehalten, insbesondere festgelegt ist, verschiebbar ist. Dadurch kann beispielsweise das Hebelelement 16, wenn es - wie zuvor beschrieben - relativ zu dem Bauelement 14 und relativ zu der Schwungmasse 20 hin- und herschaukelt und dabei über die Federeinrichtung 26 an dem Bauelement 14 abgestützt ist, über die als Führung fungierende Ausnehmung 62 und das Verbindungselement 30 entlang der Ausnehmung 62 relativ zu dem Verbindungselement 30 und relativ zu der Schwungmasse 20 geführt verschoben werden
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3 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Seitenansicht den Antriebsstrang. Der besseren Übersicht halber sind auch in 3 lediglich die Schwungmasse 20 und das Hebelelement 16 dargestellt. Wie in 3 zu sehen ist, kann das Bauelement 14 beispielsweise das zuvor genannten Sekundärteil des in 3 mit 48 bezeichneten Zweimassenschwungrades sein. Darüber hinaus umfasst das Zweimassenschwungrad 48 eine um die Drehachse 12 drehbare Primärmasse 50, welche auch als Primärteil bezeichnet wird. Das Zweimassenschwungrad 48 ist von der Kurbelwelle antreibbar. Dabei veranschaulicht in 3 ein von der Kurbelwelle bereitgestelltes Drehmoment, insbesondere das zuvor genannte stationäre Moment, wobei das Drehmoment von der Kurbelwelle auf das die Primärmasse 50 übertragen wird. Mittels des Drehmoments ist das Zweimassenschwungrad 48 über die Primärmasse 50 antreibbar und dadurch um die Drehachse 12 drehbar.
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Des Weiteren umfasst das Zweimassenschwungrad 48 wenigstens eine Federeinrichtung 54, über welche die Primärmasse 50 mit der Sekundärmasse (Bauelement 14) gekoppelt ist. Dabei ist die Primärmasse 50 über die Federeinrichtung 54 entlang einer Drehrichtung, entlang welcher das Zweimassenschwungrad 48 um die Drehachse 12 drehbar ist, an dem Bauelement 14 abgestützt, sodass das von dem Antriebsmotor über die Kurbelwelle bereitgestellte und durch den Pfeil 52 veranschaulichte Drehmoment von der Primärmasse 50 über die Federeinrichtung 54 auf das Bauelement 14 übertragbar ist. Dadurch ist das Bauelement 14 antreibbar und somit um die Drehachse 12 drehbar. Dabei ist beispielsweise das Bauelement 14, insbesondere drehfest, mit einer weiteren, in 3 nicht dargestellten Welle des Antriebsstrangs gekoppelt oder koppelbar, sodass die weitere welle über das Bauelement 14 und somit über das Zweimassenschwungrad 48 von der Kurbelwelle antreibbar ist. Über die weitere, beispielsweise als Getriebeeingangswelle ausgebildete Welle können dann beispielsweise die Räder des Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Dabei ist in 3 durch einen Pfeil 56 beispielsweise veranschaulicht, dass das auf das Bauelement 14 übertragene Drehmoment von dem Bauelement 14 auf die weitere Welle übertragen werden kann. Somit veranschaulichen die Pfeile 52 und 56 den zuvor genannten Drehmomentenfluss, wobei die Schwungmassen 20 und 22 nicht in diesem Drehmomentenfluss liegen.
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Das Zweimassenschwungrad 48 selbst kann auf hinlänglich bekannte Weise bereits Drehungleichförmigkeiten und somit Torsionsschwingungen dämpfen, wobei in Kombination mit dem Torsionsschwingungsdämpfer 10 eine besonders vorteilhafte Dämpfungswirkung realisiert werden kann. Zur Dämpfung der Drehungleichförmigkeiten ist die Sekundärmasse beziehungsweise das Bauelement 14 über die Federeinrichtung 54 mit der Primärmasse 50 gekoppelt. Aufgrund der Trägheit des Bauelements 14 sowie der Energiespeicherwirkung der Federeinrichtung 54 werden die Drehungleichförmigkeiten der Primärmasse 50 und somit der Kurbelwelle um die Drehachse 12 bei Weiterleitung des Drehmoments auf das Bauelement 14 gedämpft. Das Bauelement 14 wird somit durch das Drehmoment aufgrund der Zwischenschaltung der Federeinrichtung 54 zwischen der Primärmasse 50 und dem Bauelement 14 in eine regelmäßigere Rotationsbewegung im Vergleich zur Rotationsbewegung der Primärmasse 50 versetzt. Zur weiteren Vergleichmäßigung der Rotationsbewegung wird der Torsionsschwingungsdämpfer 10 genutzt. Aufgrund der jeweiligen Trägheiten der Schwungmassen 20 und 22 sowie aufgrund der beschriebenen Kopplungen der Schwungmassen 20 und 22 mit dem Bauelement 14 können Drehungleichförmigkeiten des Bauelements 14 um die Drehachse 12 weiter gedämpft werden. Durch den Einsatz der zwei Schwungmassen 20 und 22 und durch die radiale Verschiebbarkeit der Schwenkachsen 36 und 37 ist es dabei möglich, wenigstens zwei unterschiedliche Schwingungsordnungen gleichzeitig mittels des Torsionsschwingungsdämpfers 10 zu dämpfen und dessen Dämpfungswirkung, insbesondere hinsichtlich der gleichzeitigen Dämpfung von wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Schwingungsordnungen, bedarfsgerecht einstellen zu können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 12
- Drehachse
- 14
- Bauelement
- 16
- Hebelelement
- 18
- Hebelelement
- 20
- Schwungmasse
- 22
- Schwungmasse
- 24
- Wälzlager
- 26
- Federeinrichtung
- 27
- Federelement
- 28
- Federeinrichtung
- 29
- Federelement
- 30
- Verbindungselement
- 31
- Verbindungselement
- 32
- Ende
- 33
- Verbindungsstelle
- 34
- Lagerelement
- 35
- Lagerelement
- 36
- Schwenkachse
- 37
- Schwenkachse
- 39
- Federelement
- 40
- Wälzlager
- 41
- Federelement
- 43
- Verbindungsstelle
- 44
- Ende
- 46
- Ausnehmung
- 48
- Zweimassenschwungrad
- 50
- Primärmasse
- 52
- Pfeil
- 54
- Federeinrichtung
- 56
- Pfeil
- 62
- Ausnehmung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014001016 A1 [0002]
- DE 102014016573 A1 [0003]
- DE 102014001043 A1 [0003]
- DE 102016000852 A1 [0003]
- EP 0653579 A1 [0003]
