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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungstilger mit zwei Tilgerteilen, nämlich einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten, drehmomentbelasteten Antriebsteil und einem gegenüber diesem entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung relativ verdrehbar auf diesem zentriert gelagerten Tilgermassenteil.
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Drehschwingungstilger dienen als sogenannte Feder-Masse-Tilger der Tilgung von Drehschwingungen beispielsweise in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, um beispielsweise Drehschwingungen einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine oder dergleichen zu tilgen. Beispielsweise sind für verschiedene Anwendungen aus den Dokumenten
DE 198 40 664 A1 ,
DE 10 2014 223 308 A1 und
EP 3 064 800 A1 Drehschwingungstilger bekannt, bei denen jeweils an einem um eine Drehachse verdrehbar angeordnete drehmomentbelastete, beispielsweise drehangetriebene Antriebsteile vorgesehen sind, an denen entgegen der Wirkung von über den Umfang verteilt angeordneten Schraubendruckfedern Tilgermassen relativ verdrehbar angeordnet sind. Aufgrund ihres Trägheitsmoments verlagern sich die Tilgermassen bei einem Eintrag von Drehschwingungen entgegen der Wirkung der Schraubendruckfedern, so dass den Drehschwingungen Energie entzogen und zeitverzögert wieder abgegeben wird. Dies führt zu einer Beruhigung des Drehmomentverlaufs. Die Kennlinien derartiger Drehschwingungstilger ist dabei begrenzt.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Drehschwingungstilgers. Insbesondere soll ein Drehschwingungstilger vorgeschlagen werden, dessen Tilgungsverhalten variabel einstellbar ist.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Der vorgeschlagene Drehschwingungstilger dient der Drehschwingungstilgung insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Zur weiteren Drehschwingungsisolation kann der vorgeschlagene Drehschwingungstilger mit weiteren Drehschwingungstilgern, beispielsweise drehzahladaptiven Drehschwingungstilgern wie Fliehkraftpendeln, Drehschwingungsdämpfern wie beispielsweise einem Zweimassenschwungrad oder Drehschwingungsdämpfer mit kurzen über den Umfang angeordneten Schraubendruckfedern oder dergleichen kombiniert werden. Hierbei kann der vorgeschlagene Drehschwingungstilger separat oder beispielsweise unter Verwendung gemeinsamer Bauteile in einen Drehschwingungsdämpfer und/oder in einen weiteren Drehschwingungstilger seriell oder parallel integriert sein. Beispielsweise kann der vorgeschlagene Drehschwingungstilger in ein Zweimassenschwungrad, in eine Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung, in einen hydrodynamischen Drehmomentwandler integriert sein. Der vorgeschlagene Drehschwingungstilger kann in einen hybridischen oder rein elektrisch oder ausschließlich mit einer Brennkraftmaschine versehenen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzt sein.
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Der vorgeschlagene Drehschwingungstilger enthält zwei Tilgerteile, nämlich ein um eine Drehachse verdrehbar angeordnetes, drehmomentbelastetes Antriebsteil und ein gegenüber diesem entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung relativ verdrehbar auf diesem zentriert gelagertes Tilgermassenteil. Die Federeinrichtung ist aus zumindest einer Schenkelfeder gebildet. Die zumindest eine Schenkelfeder kann aus Blech gestanzt und entsprechend gehärtet sein. Die Federsteifigkeit und dadurch die Tilgereigenschaften des Drehschwingungstilgers können dabei durch entsprechende Vorgabe der Blechdicke der Schenkelfedern beeinflusst werden. Beispielsweise können unterschiedliche Steifigkeiten der Schenkelfedern unter kostengünstiger Beibehaltung derselben Stanzgeometrie durch Variation der Blechdicken hergestellt werden. Die zumindest eine Schenkelfeder kann um eine Achse, beispielsweise die Drehachse des Drehschwingungstilgers angeordnet sein. Der Arm beziehungsweise Schenkel einer Schenkelfeder kann spiralförmig ausgebildet sein. Zwischen den Tilgerteilen können mehrere, beispielsweise ineinander geschachtelte Schenkelfedern parallel und/oder seriell angeordnet sein. Beispielsweise können mehrere Schenkelfedern axial nebeneinander und/oder radial übereinander angeordnet sein. Vorteilhaft kann eine bezüglich ihrer Wirkung symmetrische Anordnung mehrerer Schenkelfedern um die Drehachse und/oder eine Nulllage des Tilgermassenteils sein. Besonders vorteilhaft ist eine gerade Anzahl von Schenkelfedern, wobei jeweils zwei Lagerungen zweier Schenkelfedern radial gegenüberliegend angeordnet sind. Hierbei können die radial gegenüberliegenden Schenkelfedern bezüglich ihrer Wirkung gegensinnig angeordnet sein.
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Die zumindest eine Schenkelfeder kann einseitig an einem Tilgerteil, bevorzugt dem Antriebsteil fest eingespannt und an ihrem anderen Ende an dem anderen Tilgerteil mittels einer Lagerung begrenzt verdrehbar vorgespannt sein. Die feste Einspannung an dem einen Tilgerteil kann radial außerhalb oder radial innerhalb der Lagerung gegenüber dem anderen Tilgerteil vorgesehen sein.
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Mittels der in Umfangsrichtung verlagerbar ausgelegten Lagerung wie Lagereinrichtung gegenüber dem anderen Tilgerteil, bevorzugt dem Tilgermassenteil entsteht je nach Ausbildung einer Betätigungsgeometrie zwischen der Lagerung und dem anderen Tilgerteil bei einer Relativverdrehung der beiden Tilgerteile eine verdrehwinkelabhängige Vorspannung der Schenkelfeder gegenüber dem anderen Tilgerteil, welche tangentiale und/oder radiale Wirkungsanteile, beispielsweise Radial- und/oder Umfangskräfte aufweisen kann. Hierbei wird der Schenkel einer Schenkelfeder abhängig von der Betätigungsgeometrie elastisch verformt. Durch Ausbildung der Betätigungsgeometrie, beispielsweise einer Betätigungsbahn des Schenkels, der Lage eines Kontaktpunktes der Lagerung, einer Dimensionierung des Schenkels einer Schenkelfeder, deren Materialauswahl können die Radial- und/oder Umfangskräfte über den Verdrehwinkel der Tilgerkräfte und damit variable, beispielsweise lineare, progressive und/oder degressive Torsionsfedercharakteristiken eingestellt werden. Beispielsweise kann die Torsionsfedercharakteristik über den vorgegebenen Verdrehwinkel konstant oder abschnittsweise oder kontinuierlich variabel eingestellt sein.
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Bei Verwendung von mehreren, symmetrisch auf das andere Tilgerteil einwirkenden Schenkelfedern können diese unter Vorspannung eingebaut sein.
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Die sich kontaktierenden Teile der Lagerung, beispielsweise die die Bahngeometrie einstellenden Teile der Schenkelfeder und/oder des anderen Tilgerteils können partiell gehärtet sein. Alternativ können die Teile komplett gehärtet ausgebildet sein.
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Die Lagerung beziehungsweise Linearlagereinrichtung kann aus einem in dem anderen Tilgerteil fest aufgenommenen und auf dem anderen Ende auf dem Schenkel der zumindest einen Schenkelfeder abwälzenden Wälzlager gebildet sein. Dies bedeutet, dass das Wälzlager beispielsweise mittels eines Stifts fest in dem Tilgermassenteil aufgenommen ist und während einer Relativverdrehung der Tilgerteile auf einer an dem Schenkel vorgesehenen Betätigungsgeometrie wie beispielsweise einer Betätigungsbahn abwälzt.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform des Drehschwingungstilgers kann die Linearlagereinrichtung aus einem an dem anderen Tilgerteil ausgebildeten, auf dem anderen Ende der zumindest einen Schenkelfeder abwälzenden Nocken gebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform eines Drehschwingungstilgers sind zwei axial beabstandete Schenkelfedern an einem Antriebsteil fest aufgenommen, beispielsweise verstemmt. Zwischen den beiden Schenkelfedern ist axial zwischen den Schenkelfedern ein Tilgermassenteil auf dem Antriebsteil zentriert verdrehbar beispielsweise mittels eines Gleit- oder Wälzlagers gelagert. Die anderen, das heißt freien Enden der Schenkel der Schenkelfedern bilden radial gegenüberliegend Lagerungen gegenüber dem anderen Tilgerteil, nämlich dem beispielsweise ringförmig ausgebildeten Tilgermassenteil.
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Zur Erhöhung der Tilgermasse des Tilgermassenteils können beidseitig des Tilgermassenteils zwei Zusatzmassen mit diesem verbunden, beispielsweise vernietet sein. Alternativ kann das Tilgermassenteil einteilig mit die Schenkelfedern radial außen axial übergreifenden Zusatzmassen ausgebildet sein. Um den axialen Bauraum des Drehschwingungstilgers zu beschränken, können die Zusatzmassen innerhalb eines axialen Bauraums, also maximal axial bündig mit den Zusatzmassen angeordnet sein. Bei zur Verfügung stehendem axialem Bauraum können die Zusatzmassen und/oder das Tilgermassenteil entsprechend axial erweitert ausgebildet sein.
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Der vorgeschlagene Drehschwingungstilger kann ein Antriebsteil aufweisen, welches als Nabenteil ausgebildet und beispielsweise mit einer Welle wie beispielsweise einer Getriebeeingangswelle drehschlüssig verbunden ist.
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Das Tilgermassenteil kann ausschließlich oder zusätzlich aus Bauteilen des Antriebsstrangs, beispielsweise einem Turbinenrad eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers beispielsweise bei geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung gebildet sein.
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In vorteilhafter Weise ist der Verdrehwinkel der beiden Tilgerteile begrenzt. Hierzu können entsprechende Anschläge vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Anschlag durch eine entsprechend gekrümmte Ausbildung der Bahngeometrie zwischen dem freien Ende der Schenkelfeder und dem anderen Tilgerteil ausgebildet sein. Zur Vermeidung von Geräuschen können zwischen dem oder den Anschlägen Dämpfungselemente beispielsweise aus Kunststoff wie beispielsweise Elastomeren vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 einen Schnitt durch einen Drehschwingungstilger mit zwei Schenkelfedern,
- 2 den Drehschwingungstilger der 1 in Ansicht und
- 3 einen gegenüber dem Drehschwingungstilger der 1 abgeänderten Drehschwingungstilger mit geänderter Lagereinrichtung.
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Die 1 zeigt den um die Drehachse d verdrehbar angeordneten Drehschwingungstilger 1 in Schnittdarstellung. Der Drehschwingungstilger 1 enthält die beiden Tilgerteile 2, 3, wobei das Tilgerteil 2 als Antriebsteil 4 mit der Nabe 5 und das Tilgerteil 3 als Tilgermassenteil 6 ausgebildet ist. Zwischen den beiden Tilgerteilen 2, 3 sind die Schenkelfedern 7, 8 axial beabstandet angeordnet. Die Schenkelfedern 7, 8 sind fest an dem Tilgerteil 2 aufgenommen - hier mit der Nabe 5 verstemmt - und um die Drehachse angeordnet. Axial zwischen den Schenkelfedern 7, 8 ist mittels des Gleitlagers 9 wie beispielsweise Gleitlagerbuchse 10 das andere Tilgerteil 3 um die Drehachse begrenzt verdrehbar aufgenommen. Anschläge zur Begrenzung der Verdrehbarkeit sind nicht dargestellt. An dem Tilgerteil 3 sind beidseitig des Tilgermassenteils 6 radial außerhalb und axial innerhalb des Bauraums der Schenkelfedern 7, 8 angeordneten Zusatzmassen 25, 26 befestigt, beispielsweise vernietet.
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Die freien Enden 13, 14 der Schenkel 11, 12 der spiralförmig um die Drehachse d angeordneten Schenkelfedern 7, 8 weisen zur Bildung der Lagereinrichtungen 15, 16 zwischen den Schenkelfedern 7, 8 und dem Tilgermassenteil 6 die in Umfangsrichtung ausgerichteten Betätigungsbahnen 17, 18 auf, auf denen jeweils die Außenringe 21, 22 der Wälzlager 19, 20 abwälzen. Die Wälzlager 19, 20 sind mittels der Stifte 23, 24 fest in dem Tilgermassenteil 6 aufgenommen. Die Lagereinrichtungen 15, 16 sind radial gegenüberliegend und damit zur Drehachse d symmetrisch angeordnet. Beispielsweise können die Wälzlager 19, 20 gegenüber den Schenkeln 11, 12 vorgespannt sein. Die Schenkel 11, 12 der Schenkelfedern 7, 8 sind bezüglich ihres Drehsinns in bevorzugter Weise entgegengesetzt angeordnet.
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Bei einer Relativverdrehung der Tilgerteile 2, 3 beispielsweise bei einem in das Antriebsteil 4 eingetragenen Drehstoß oder einer Drehschwingung verdreht sich das Antriebsteil 4 schneller als das Tilgermassenteil 6. Hierbei wälzen die Wälzlager 19, 20 auf den Betätigungsbahnen 17, 18 ab und spannen aufgrund der Ausbildung der Betätigungsbahnen 17, 18 die Schenkelfedern 7, 8 abhängig von deren Ausgestaltung radial und/oder in Umfangsrichtung vor. Hierdurch entsteht ein für einen sogenannten Feder-Masse-Tilger typischer Tilgungseffekt der Drehschwingungen.
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Die 2 zeigt den Drehschwingungstilger 1 der 1 in Ansicht. In der dargestellten Ansicht ist lediglich die zwischen dem Antriebsteil 4 und dem Tilgermassenteil 6 radial innerhalb der Zusatzmasse 26 angeordnete Schenkelfeder 8 einsehbar. Die Schenkelfeder 8 ist mittels der Verstemmung 27 mit dem Antriebsteil 4 fest verbunden und weist den Schenkel 12 auf, der spiralig um die Drehachse d angeordnet ist. Das freie Ende 14 weist die Betätigungsbahn 18 auf. Auf der Betätigungsbahn 18 wälzt bei einer Relativverdrehung zwischen Antriebsteil 4 und Tilgermassenteil 6 das mittels des Stifts 24 fest in dem Tilgermassenteil 6 aufgenommene Wälzlager 20 ab und belastet die Schenkelfeder 8 elastisch unter Ausbildung eines Tilgereffekts mit einer wechselnden Energiespeicherung und -abgabe von rotativer Bewegungsenergie des Tilgermassenteils 6 einschließlich der Zusatzmassen und potentieller Energie der Schenkelfedern abhängig von einem Eintrag von Drehschwingungen.
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Die 3 zeigt den gegenüber dem Drehschwingungstilger 1 der 1 und 2 abgeänderten Drehschwingungstilger 1a in Ansicht mit den beiden von dem Antriebsteil 4a und dem Tilgermassenteil 6a gebildeten, entgegen der Wirkung der Schenkelfeder 8a um die Drehachse d verdrehbar angeordneten Tilgerteilen 2a, 3a. Der um die Drehachse d spiralförmig angeordnete Schenkel 12a weist zur Bildung der Lagereinrichtung 16a an seinem freien Ende 14a die Betätigungsbahn 18a auf, auf der im Unterschied zu der Lagereinrichtung 16 der 1 der die Betätigungsbahn 18a bei Relativverdrehung der Tilgerteile 2a, 3a belastende Teil als Nocken 20a ausgebildet ist. Entsprechend dem Drehschwingungstilger 1 der 1 und 2 weist der Drehschwingungstilger 1a zwei axial beabstandete Schenkelfedern auf, von denen nur die Schenkelfeder 8a einsehbar ist. Da die Schenkelfedern das Tilgermassenteil 6a axial zwischen sich aufnehmen und dieses daher zu den Betätigungsbahnen - hier nur Betätigungsbahn 18a einsehbar - axial beabstandet sind, sind die den Kontakt zu den Betätigungsbahnen bildenden Nocken - hier nur Nocken 20a einsehbar - an den Zusatzmassen - hier nur Zusatzmasse 26a einsehbar - angeordnet. Hierbei sind Tilgermassenteil 6a und Zusatzmassen als einheitlich zu sehen, so dass die Nocken dem Tilgermassenteil 6a beziehungsweise dem Tilgerteil 3a zuzuordnen sind.
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Es versteht sich, dass im Übrigen der Drehschwingungstilger 1a dem Drehschwingungstilger 1 der 1 und 2 abgesehen von einer gleitenden Bewegung der Nocken auf den Betätigungsbahnen der Schenkelfedern entspricht und dieselbe vorteilhafte Tilgerwirkung wie der Drehschwingungstilger 1 aufweisen kann.
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Unter Bezug auf die 1 bis 3 können die Betätigungsbahnen 17, 18, 18a der Drehschwingungstilger 1, 1a, die Nocken 20a sowie die Außenringe 21, 22 der Wälzlager 19, 20 gehärtet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungstilger
- 1a
- Drehschwingungstilger
- 2
- Tilgerteil
- 2a
- Tilgerteil
- 3
- Tilgerteil
- 3a
- Tilgerteil
- 4
- Antriebsteil
- 4a
- Antriebsteil
- 5
- Nabe
- 6
- Tilgermassenteil
- 6a
- Tilgermassenteil
- 7
- Schenkelfeder
- 8
- Schenkelfeder
- 8a
- Schenkelfeder
- 9
- Gleitlager
- 10
- Gleitlagerbuchse
- 11
- Schenkel
- 12
- Schenkel
- 12a
- Schenkel
- 13
- freies Ende
- 14
- freies Ende
- 14a
- freies Ende
- 15
- Lagereinrichtung
- 16
- Lagereinrichtung
- 16a
- Lagereinrichtung
- 17
- Betätigungsbahn
- 18
- Betätigungsbahn
- 18a
- Betätigungsbahn
- 19
- Wälzlager
- 20
- Wälzlager
- 20a
- Nocken
- 21
- Außenring
- 22
- Außenring
- 23
- Stift
- 24
- Stift
- 25
- Zusatzmasse
- 26
- Zusatzmasse
- 26a
- Zusatzmasse
- 27
- Verstemmung
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19840664 A1 [0002]
- DE 102014223308 A1 [0002]
- EP 3064800 A1 [0002]
