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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, Riemenscheibenentkoppler oder Scheibendämpfer, mit dessen Hilfe in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs auftretende Drehschwingungen gedämpft werden können.
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Beispielsweise aus
DE 10 2015 221 022 A1 ist ein als Zweimassenschwungrad ausgestalteter Drehschwingungsdämpfer mit einer Primärmasse und einer mit der Primärmasse über eine Bogenfeder begrenzt verdrehbaren Sekundärmasse bekannt, wobei die Sekundärmasse einen in einen von der Primärmasse ausgebildeten Aufnahmekanal zur Aufnahme der Bogenfeder hineinragenden Ausgangsflansch aufweist.
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Es besteht eine ständiges Bedürfnis Drehungleichförmigkeiten in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs energieeffizient zu dämpfen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine energieeffiziente Dämpfung von Drehungleichförmigkeiten in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1. 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.
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Erfindungsgemäß ist ein Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, Riemenscheibenentkoppler oder Scheibendämpfer, zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einer um eine Drehachse drehbaren Primärmasse, einer relativ zu der Primärmasse begrenzt verdrehbaren Sekundärmasse und einem an der Primärmasse und an der Sekundärmasse anschlagbaren Energiespeicherelement, insbesondere Bogenfeder, zur Koppelung der Primärmasse mit der Sekundärmasse, wobei die Primärmasse und die Sekundärmasse eine elektrische Maschine zur Erzeugung von elektrischer Energie infolge einer Relativdrehung der Primärmasse zur Sekundärmasse ausbilden.
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Die Primärmasse und die Sekundärmasse können eine elektrische Maschine ausbilden, indem mindestens ein Dauermagnet mit der Primärmasse und mindestens ein mit dem Dauermagnet magnetisch interagierender Elektromagnet mit der Sekundärmasse oder umgekehrt befestigt wird. Wenn beim Dämpfen einer Drehungleichförmigkeit in dem von dem Drehschwingungsdämpfer übertragenen Drehmoment eine Relativdrehung zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse auftritt, tritt auch eine Relativbewegung des Dauermagneten zum Elektromagneten in der elektrischen Maschine auf, wodurch der Dauermagnet in dem Elektromagnet einen elektrischen Strom induzieren kann. Dieser elektrische Strom kann, insbesondere über einen Stromgleichrichter, in einer Batterie des Kraftfahrzeugs gespeichert werden. Die Drehungleichförmigkeit kann dadurch auch von der elektrischen Maschine gedämpft werden, die hierbei gleichzeitig elektrische Energie erzeugt. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass eine Energiedissipation in dem Drehschwingungsdämpfer bewusst gewollt ist, um ein resonanzbedingtes Aufschaukeln von Drehschwingungen zu dämpfen. Durch die im Generatorbetrieb betriebene elektrische Maschine kann diese bewusste Energiedissipation in einer Weise erreicht werden, dass hierbei elektrische Energie erzeugt wird, die im Kraftfahrzeug genutzt werden kann. Die durch die Energiedissipation vorgesehene bewusste Dämpfung führt dadurch nicht zu einem Verlust der dissipierten Energie, sondern lediglich zu einer Umwandlung in eine andere Energieform, die aus dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs abgezweigt und anderweitig wieder genutzt werden kann. Anstatt Energie in Reibungswärme umzuwandeln kann die zu dissipierende Energie in eine nutzbare Energieform umgewandelt und abgezweigt werden, wodurch sich die Energieeffizienz erhöht. Zudem ist es grundsätzlich möglich die elektrische Maschine im Motorbetrieb zu betreiben, so dass in einer hierfür geeigneten Betriebssituation elektrische Energie über den Drehschwingungsdämpfer zugeführt werden kann. Dies kann beispielsweise vorgesehen sein, wenn die mechanische Dämpfung einer Drehungleichförmigkeit elektrisch unterstützt werden soll und/oder in einem Booster-Betrieb zusätzliche Antriebsleistung in den Antriebsstrang zugeführt werden soll. Dadurch ist es möglich einen Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs näher am optimalen Betriebspunkt zu betreiben und vom optimalen Betriebspunkt abweichende Betriebspunkte mit Hilfe der über die elektrische Maschine zugeführte oder abgeführte elektrische Energie zu erreichen. Dadurch kann die Energieeffizienz des Verbrennungsmotors verbessert werden. Durch die mit Hilfe der Primärmasse und der Sekundärmasse ausgebildete elektrische Maschine kann bei der Drehschwingungsdämpfung elektrische Energie rekuperiert werden, so dass eine energieeffiziente Dämpfung von Drehungleichförmigkeiten in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
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Die Primärmasse und die über das insbesondere als Bogenfeder ausgestaltete Energiespeicherelement an die Primärmasse begrenzt verdrehbar angekoppelte Sekundärmasse können ein Feder-Masse-System ausbilden, das in einem bestimmten Frequenzbereich Drehungleichförmigkeiten in der Drehzahl und in dem Drehmoment der von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugten Antriebsleistung dämpfen kann. Hierbei kann das Massenträgheitsmoment der Primärmasse und/oder der Sekundärmasse sowie die Federkennlinie des Energiespeicherelements derart ausgewählt sein, dass Schwingungen im Frequenzbereich der dominierenden Motorordnungen des Kraftfahrzeugmotors gedämpft werden können. Das Massenträgheitsmoment der Primärmasse und/oder der Sekundärmasse kann insbesondere durch eine angebrachte Zusatzmasse beeinflusst werden. Die Primärmasse kann eine Scheibe aufweisen, mit welcher ein Deckel verbunden sein kann, wodurch ein im Wesentlichen ringförmiger Aufnahmeraum für das Energiespeicherelement begrenzt sein kann. Die Primärmasse kann beispielsweise über in den Aufnahmeraum hinein abstehende Einprägungen tangential an dem Energiespeicherelement anschlagen. In den Aufnahmeraum kann ein Ausgangsflansch der Sekundärmasse hineinragen, der an dem gegenüberliegenden Ende des Energiespeicherelements tangential anschlagen kann. Wenn der Drehschwingungsdämpfer Teil eines Zweimassenschwungrads ist, kann die Primärmasse eine mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors koppelbare Schwungscheibe aufweisen. Wenn der Drehschwingungsdämpfer als Riemenscheibenentkoppler Teil einer Riemenscheibenanordnung zum Antrieb von Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Zugmittels ist, kann die Primärmasse eine Riemenscheibe ausbilden, an deren radial äußeren Mantelfläche das Zugmittel, insbesondere ein Keilriemen, zur Drehmomentübertragung angreifen kann. Wenn der Drehschwingungsdämpfer als Scheibendämpfer insbesondere einer Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung verwendet wird, kann die Primärmasse mit einem Reibbeläge tragenden Scheibenbereich gekoppelt sein, während die Sekundärmasse mit einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes gekoppelt sein kann.
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Insbesondere überdecken sich die Primärmasse und die Sekundärmasse in einem axial verlaufenden Generatorbereich in radialer Richtung betrachtet, wobei in dem Generatorbereich mindestens ein mit der Primärmasse oder mit der Sekundärmasse befestigter Permanentmagnet und mindestens ein mit der Sekundärmasse oder mit der Primärmasse relativ zum Permanentmagnet verdrehbarer Elektromagnet vorgesehen sind, wobei insbesondere der mindestens eine Permanentmagnet zu dem mindestens einen Elektromagnet in radialer Richtung versetzt angeordnet ist. Der mindestens eine Dauermagnet kann radial innerhalb zum mindestens einen Elektromagnet angeordnet sein oder umgekehrt. Der mindestens eine Dauermagnet kann mit der Drehzahl der Primärmasse drehen, während der mindestens einen Elektromagnet mit der Drehzahl der Sekundärmasse dreht, oder umgekehrt. Die Pole des mindestens einen Dauermagneten und des mindestens einen Elektromagneten können insbesondere radial ausgerichtet sein. Der jeweilige Dauermagnet kann über einen möglichst kleinen Spalt zu dem jeweils zugeordneten Elektromagnet vorbei bewegt werden, so dass leicht eine besonders effektive magnetische Koppelung erreicht werden kann, die einen möglichst großen Strom induziert.
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Vorzugsweise bildet die Primärmasse einen in Umfangsrichtung verlaufenden Aufnahmeraum zur Aufnahme des Energiespeicherelements aus, wobei die Sekundärmasse mit einem Ausgangsflansch in den Aufnahmeraum hineinragt, wobei von dem Aufnahmeraum ein Deckelstück in axialer Richtung, insbesondere rohrförmig, absteht und der Generatorbereich außerhalb des Aufnahmeraums in einem vom Deckelstück überdeckten Axialbereich vorgesehen ist. Insbesondere ist in dem Aufnahmeraum ein Schmiermittel, vorzugsweise Schmierfett, vorgesehen, um das Energiespeicherelement zu schmieren. Da die elektrische Maschine außerhalb des Aufnahmeraums ausgebildet ist, sind der Dauermagnet und der Elektromagnet nicht dem Schmiermittel ausgesetzt, das als Dielektrikum die magnetische Koppelung stören könnte. Besonders bevorzugt ist der mindestens eine Elektromagnet über einen in Umfangsrichtung verlaufenden Schleifkontakt mit einer feststehenden Elektroleitung verbunden, wobei für die Erstreckung Δα des Schleifkontakts in Umfangsrichtung bezogen auf den maximal möglichen Schwingwinkel amax der Primärmasse relativ zur Sekundärmasse 0,90 ≤ Δα/αmax ≤ 1,15, insbesondere 1,00 ≤ Δα/αmax ≤ 1,20 und besonders bevorzugt 1,05 ≤ Δα/αmax ≤ 1,10 gilt. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass die Primärmasse und die Sekundärmasse nur begrenzt zueinander verdrehbar sind und dadurch eine elektrische Anbindung über einen Schleifkontakt kostengünstig realisiert werden kann. Insbesondere kann bei dem Schleifkontakt eine bewusste reibungsbehaftete Dämpfung vorgesehen werden, mit deren Hilfe eine resonanzbedingtes Aufschaukeln von Drehschwingungen gedämpft werden kann.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:
- 1: eine schematische entlang einer Radialebene geschnittene Draufsicht eines Drehschwingungsdämpfers.
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Der in 1 beispielsweise als Zweimassenschwungrad ausgestaltete Drehschwingungsdämpfer 10 zur Drehschwingungsdämpfung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs weist eine Primärmasse 12 und eine zur Primärmasse 12 über ein nicht dargestelltes als Bogenfeder ausgestaltetes Energiespeicherelement begrenzt verdrehbare Sekundärmasse 14 auf. Die Primärmasse 12 weist ein von einem Aufnahmeraum für das Energiespeicherelement axial abstehendes rohrförmiges Deckelstück 16 auf, an dessen Innenseite mehrere Elektromagnete 18 befestigt sind. Mit der Sekundärmasse 14 sind mehrere radial ausgerichtete Dauermagnete 20 befestigt und radial innerhalb zu den Elektromagneten 18 angeordnet. Die Dauermagnete 20 der Sekundärmasse 14 interagieren mit den Elektromagneten 18 der Primärmasse 12 und bilden dadurch eine elektrische Maschine 22 aus. Bei einer zu dämpfenden Drehungleichförmigkeit findet eine begrenzte Relativdrehung der Primärmasse 12 zur Sekundärmasse 14 statt, so dass auch eine entsprechende Relativdrehung der Dauermagneten 20 zu den Elektromagneten 18 stattfindet und in den Elektromagneten 18 ein elektrischer Strom induziert wird. Dieser Strom kann über einen sich in Umfangsrichtung lediglich begrenzt erstreckenden Schleifkontakt 24 abgegriffen und über einen Gleichrichter einer aufladbaren Batterie des Kraftfahrzeugs zugeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Drehschwingungsdämpfer
- 12
- Primärmasse
- 14
- Sekundärmasse
- 16
- Deckelstück
- 18
- Elektromagnet
- 20
- Dauermagnet
- 22
- elektrische Maschine
- 24
- Schleifkontakt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015221022 A1 [0002]
