DE102018004550A1

DE102018004550A1 - Torsionsschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102018004550A1
Application number: DE102018004550.2A
Authority: DE
Inventors: Rupert Stephen Tull de Salis; Sebastian Zindel; Alexander Moser; Michael Schwekutsch
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2019-12-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer (2) mit einem ersten Bauteil (18), einem zweiten Bauteil (20), einer Federanordnung (22) zur drehelastischen Kopplung von erstem und zweitem Bauteil (18, 20) und einem an dem zweiten Bauteil (20) angeordneten und entgegen der Rückstellkraft einer Rückstelleinrichtung (40) relativ zu dem zweiten Bauteil (20) pendelnden oder pendelbaren Trägheitsmassenteil (38), das außerhalb eines Drehmomentübertragungspfades des Torsionsschwingungsdämpfers (2) angeordnet ist, wobei die Rückstelleinrichtung (40) unter Veränderung einer Rückstellkraftkennlinie der auf das Trägheitsmassenteil (38) wirkenden Rückstellkraft verstellbar und eine Steuereinrichtung (46) vorgesehen ist, mittels derer Messsignale empfangbar, aus den Messsignalen der Bewegungszustand von erstem Bauteil (18) oder/und zweitem Bauteil (20) oder/und Trägheitsmassenteil (38) ermittelbar und auf Grundlage des ermittelten Bewegungszustandes ein Steuersignal (48) zum Verstellen der Rückstelleinrichtung (40) erzeugbar ist. Die Steuereinrichtung (46) ist mitdrehend an dem ersten Bauteil (18), zweiten Bauteil (20) oder Trägheitsmassenteil (38) angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einem ersten Bauteil, einem zweiten Bauteil, einer Federanordnung zur drehelastischen Kopplung von erstem und zweitem Bauteil und einem an dem zweiten Bauteil angeordneten und entgegen der Rückstellkraft einer Rückstelleinrichtung relativ zu dem zweiten Bauteil pendelnden oder pendelbaren Trägheitsmassenteil, das außerhalb eines Drehmomentübertragungspfades des Torsionsschwingungsdämpfers angeordnet ist.
Aus der Praxis sind Torsionsschwingungsdämpfer bekannt, die ein erstes Bauteil, ein zweites Bauteil und eine Federanordnung zur drehelastischen Kopplung von erstem und zweitem Bauteil aufweisen.
Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik sogenannte Drehschwingungstilger bekannt, die ein Basisteil aufweisen, wobei an dem Basisteil ein entgegen der Rückstellkraft einer Rückstelleinrichtung relativ zu dem Basisteil pendelndes oder pendelbares Trägheitsmassenteil angeordnet ist, das im Gegensatz zu dem Basisteil außerhalb des Drehmomentübertragungspfades des Drehschwingungstilgers angeordnet ist, d. h. das Drehmoment wird über das Basisteil, nicht aber über das Trägheitsmassenteil übertragen. Ein solcher Drehschwingungstilger ist beispielsweise aus der DE 10 2014 001 019 A1 bekannt. Die in der genannten Druckschrift offenbarte Rückstelleinrichtung kann dabei unter Veränderung einer Rückstellkraftkennlinie der auf das Trägheitsmassenteil wirkenden Rückstellkraft verstellt werden. Um die Rückstelleinrichtung verstellen zu können, ist in der Regel eine nicht näher beschriebene Steuereinrichtung vorgesehen, die aufgrund von Messsignalen ein Steuersignal zum Verstellen der Rückstelleinrichtung erzeugt, wobei derartige Steuereinrichtungen feststehend im Bereich des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine vorteilhafte Kombination aus Torsionsschwingungsdämpfer und Drehschwingungstilger zu schaffen, wobei der hierdurch geschaffene Torsionsschwingungsdämpfer mit dem pendelnden oder pendelbaren Trägheitsmassenteil einen besonders kompakten und einfachen Aufbau aufweisen soll, der eine besonders einfache Steuerung der Rückstelleinrichtung unter Veränderung der Rückstellkraftkennlinie ermöglichen soll.
Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer weist ein erstes Bauteil, ein zweites Bauteil und eine Federanordnung zur drehelastischen Kopplung von erstem und zweitem Bauteil auf. Bei dem ersten Bauteil kann es sich beispielsweise um die Ein- oder Ausgangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers handeln, während es sich bei dem zweiten Bauteil um die Aus- oder Eingangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers handeln kann. In jedem Fall sind das erste Bauteil, das zweite Bauteil und die Federanordnung zur drehelastischen Kopplung innerhalb des Drehmomentübertragungspfades des Torsionsschwingungsdämpfers angeordnet. Darüber hinaus weist der Torsionsschwingungsdämpfer ein an dem zweiten Bauteil angeordnetes und entgegen der Rückstellkraft einer Rückstelleinrichtung relativ zu dem zweiten Bauteil pendelndes oder pendelbares Trägheitsmassenteil auf, so dass der Torsionsschwingungsdämpfer eine vorteilhafte Kombination aus einem einfachen Torsionsschwingungsdämpfer und einem Drehschwingungstilger ausbildet, wobei das pendelnde oder pendelbare Trägheitsmassenteil im Gegensatz zu erstem Bauteil, zweitem Bauteil und der Federanordnung außerhalb des Drehmomentübertragungspfades des Torsionsschwingungsdämpfers angeordnet ist, so dass innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs kein Drehmoment über das pendelnde oder pendelbare Trägheitsmassenteil übertragen wird. Die Rückstelleinrichtung ist derart ausgebildet, dass diese unter Veränderung einer Rückstellkraftkennlinie der auf das Trägheitsmassenteil wirkenden Rückstellkraft verstellt werden kann. Eine derartige Rückstelleinrichtung ist beispielsweise in der DE 10 2014 001 019 A1 beschrieben. Um die Rückstelleinrichtung verstellen zu können, beispielsweise über eine Antriebseinrichtung, ist der Rückstelleinrichtung ferner eine Steuereinrichtung zugeordnet. Die Steuereinrichtung erfüllt dabei mehrere Funktionen. Zum einen können mit Hilfe der Steuereinrichtung Messsignale empfangen werden. Zum anderen kann mittels der Steuereinrichtung aus den empfangenen Messsignalen der Bewegungszustand des ersten Bauteils oder/und des zweiten Bauteils oder/und des Trägheitsmassenteils ermittelt werden. Darüber hinaus kann auf Grundlage des mindestens einen ermittelten Bewegungszustandes ein Steuersignal zum Verstellen der Rückstelleinrichtung durch die Steuereinrichtung erzeugt werden. Dieses Steuersignal kann beispielsweise auf eine der Rückstelleinrichtung zugeordnete Antriebseinrichtung wirken, die daraufhin die Rückstelleinrichtung unter Veränderung der Rückstellkraftkennlinie der auf das Trägheitsmassenteil wirkenden Rückstellkraft verstellt. Um einen besonders kompakten und einfachen Aufbau des Torsionsschwingungsdämpfers zu erzielen und gleichermaßen eine vereinfachte Ansteuerung der Rückstelleinrichtung zu erreichen, ist die Steuereinrichtung mit den genannten Funktionen mitdrehend an dem ersten Bauteil, dem zweiten Bauteil oder dem Trägheitsmassenteil angeordnet. Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung besonders einfach zusammen mit dem Torsionsschwingungsdämpfer innerhalb eines Antriebsstrangs verbaut werden. Außerdem ist eine besonders einfache Ansteuerung der Rückstelleinrichtung möglich, zumal ein etwaiges Steuersignal auf relativ kurzem Wege und ohne größeren Aufwand an die Rückstelleinrichtung übermittelt werden kann. Sinngemäß erfolgt hier das Empfangen der Messsignale, das Ermitteln des genannten Bewegungszustandes von erstem Bauteil oder/und zweitem Bauteil oder/und Trägheitsmassenteil und das Erzeugen des entsprechenden Steuersignals zum Verstellen der Rückstelleinrichtung auf einem der mitdrehenden Teile des Torsionsschwingungsdämpfers, um die genannten Vorteile zu erreichen. Das genannte Steuersignal kann dabei beispielsweise auf Grundlage eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Bewegungszustand und einem Sollbewegungszustand durch die Steuereinrichtung ermittelt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers ist ferner eine Messeinrichtung vorgesehen, mittels derer die Messsignale, aus denen der Bewegungszustand von erstem Bauteil oder/und zweitem Bauteil oder/und Trägheitsmassenteil ermittelt werden kann, erzeugt werden können.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers ist nicht nur die Steuereinrichtung, sondern vielmehr auch die Messeinrichtung mitdrehend an dem ersten Bauteil oder/und dem zweiten Bauteil oder/und dem Trägheitsmassenteil angeordnet. Ähnlich wie bei der mitdrehenden Steuereinrichtung können hierdurch etwaige Probleme bei der Anbindung der Messeinrichtung an die Steuereinrichtung überwunden werden, was insbesondere eine Kontaktierung der Messeinrichtung mit der Steuereinrichtung betrifft. So kann insbesondere auf aufwendige und störanfällige Kontakte, beispielsweise Reibkontakte, zwischen Messeinrichtung und Steuereinrichtung verzichtet werden.
Alternativ zu der vorstehend genannten Ausführungsform ist die Messeinrichtung in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers feststehend im Umfeld des Torsionsschwingungsdämpfers angeordnet, also beispielsweise an einem Gehäuse oder Gehäuseabschnitt innerhalb des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs. Sollte eine solche feststehende Anordnung der Messeinrichtung im Umfeld des Torsionsschwingungsdämpfers gegeben sein, so ist es überdies bevorzugt, wenn die Messsignale der feststehenden Messeinrichtung berührungslos zu der Steuereinrichtung übertragbar sind, um trotz der Anordnung der Messeinrichtung abseits der Bestandteile des Torsionsschwingungsdämpfers die Probleme bei der Übermittlung der Messsignale an die Steuereinrichtung zu minimieren. So könnte die berührungslose Übertragung der Messsignale beispielsweise über Funk, Wifi, Bluetooth oder einen anderen kabellosen bzw. berührungslosen Signaltransfer erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers weist die Messeinrichtung mindestens einen Sensor auf, der mitdrehend an dem ersten Bauteil oder zweitem Bauteil oder Trägheitsmassenteil angeordnet ist. Vorzugsweise weist die Messeinrichtung mindestens zwei Sensoren auf, die mitdrehend an dem ersten Bauteil oder/und zweitem Bauteil oder/und Trägheitsmassenteil angeordnet sind. Hierbei hat es sich im Sinne eines kompakten Aufbaus als vorteilhaft herausgestellt, wenn die mindestens zwei Sensoren gemeinsam an dem ersten Bauteil, dem zweiten Bauteil oder dem Trägheitsmassenteil angeordnet sind, um den Transfer des Messsignals zu der Steuereinrichtung nicht oder nur eingeschränkt über mehrere relativ zueinander drehende Teile des Torsionsschwingungsdämpfers zu erreichen. Hierdurch wird der Aufbau des Torsionsschwingungsdämpfers weiter vereinfacht.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers sind die Messeinrichtung, also vorzugsweise der mindestens eine Sensor oder die mindestens zwei Sensoren der Messeinrichtung, und die Steuereinrichtung gemeinsam an dem ersten Bauteil, dem zweiten Bauteil oder dem Trägheitsmassenteil angeordnet, wobei es bevorzugt ist, wenn Messeinrichtung und Steuereinrichtung gemeinsam an dem zweiten Bauteil angeordnet sind. Hierdurch ist nicht nur der Aufbau vereinfacht, vielmehr ist auch eine besonders sichere, direkte und einfache Übertragung des Messsignals an die Steuereinrichtung möglich, wobei dies auch direkt kabelgebunden oder unter Berührung erfolgen kann.
Um zumindest die Steuereinrichtung zum Zwecke deren Betriebes auf einfache und direkte Weise mit elektrischer Energie versorgen zu können, ist in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers ein elektrischer Generator zur Erzeugung elektrischer Energie aus einer Bewegung des ersten Bauteils oder/und des zweiten Bauteils oder/und des Trägheitsmassenteils oder/und der Rückstelleinrichtung relativ zueinander oder ein elektrischer Energiespeicher zur Bereitstellung elektrischer Energie vorgesehen, wobei die Steuereinrichtung, vorzugsweise auch die Messeinrichtung, durch die elektrische Energie des elektrischen Generators oder des Energiespeichers betrieben oder betreibbar ist. Der elektrische Generator oder/und der Energiespeicher ist mitdrehend an dem ersten Bauteil, dem zweiten Bauteil oder dem Trägheitsmassenteil angeordnet. Auf diese Weise muss wiederum keine elektrische Energie von außerhalb des Torsionsschwingungsdämpfers von einem feststehenden Teil des Antriebsstrangs auf die drehenden Bestandteile des Torsionsschwingungsdämpfers bis hin zur Steuereinrichtung und gegebenenfalls auch zu der Messeinrichtung übertragen werden, was den Aufbau des Torsionsschwingungsdämpfers und auch dessen Einbau in einen Antriebsstrang deutlich vereinfacht. Bei dieser Ausführungsform kann also entweder ein elektrischer Generator oder ein Energiespeicher vorgesehen sein, letzterer beispielsweise in Form eines Akkumulators, einer Batterie oder Ähnlichem. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn sowohl ein elektrischer Generator als auch ein Energiespeicher vorgesehen ist, so dass die von dem elektrischen Generator generierte elektrische Energie durch die Energiespeicher gespeichert werden kann, wobei die Versorgung der Steuereinrichtung und gegebenenfalls der Messeinrichtung direkt durch den elektrischen Generator oder/und den Energiespeicher erfolgt.
Wie bereits zuvor angedeutet, kann der Rückstelleinrichtung ferner eine Antriebseinrichtung zugeordnet sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers ist daher eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer Stellbewegung zum Verstellen der Rückstelleinrichtung vorgesehen. Die Antriebseinrichtung ist wiederum mitdrehend an dem ersten Bauteil, dem zweiten Bauteil oder/und dem Trägheitsmassenteil angeordnet, um eine möglichst direkte Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung und der Antriebseinrichtung zu erzielen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers ist die vorstehend genannte Antriebseinrichtung als Elektromotor ausgebildet. Im Falle einer Antriebseinrichtung, die als Elektromotor ausgebildet ist, ist es ferner bevorzugt, wenn dieser Elektromotor durch die elektrische Energie des elektrischen Generators oder/und des Energiespeichers betrieben wird.
Alternativ zu der vorangehend beschriebenen Ausführungsform ist die Antriebseinrichtung in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers derart ausgebildet, dass die Stellbewegung aus einer Bewegung des ersten Bauteils oder/und des zweiten Bauteils oder/und des Trägheitsmassenteils oder/und der Rückstelleinrichtung relativ zueinander erzeugt oder erzeugbar ist. Mithin kann hier die ohnehin stattfindende Relativbewegung der Bestandteile des Torsionsschwingungsdämpfers untereinander genutzt werden, um daraus die Stellbewegung zum Verstellen der Rückstelleinrichtung zu generieren. So kann die Antriebseinrichtung beispielsweise ein zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Teilen wirkendes Getriebe aufweisen, das auf seiner der Rückstelleinrichtung zugewandten Ausgangsseite die Stellbewegung für die Rückstelleinrichtung vollzieht. In diesem Zusammenhang kann es auch von Vorteil sein, wenn die Hin- und Herbewegung zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Teilen des Torsionsschwingungsdämpfers durch ein solches Getriebe gleichgerichtet wird. Das Steuersignal der Steuereinrichtung müsste dann lediglich dazu genutzt werden, die Antriebseinrichtung in den jeweiligen Betriebszustand zu überführen.
Wie bereits vorangehend angedeutet, bildet das erste Bauteil in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers die Eingangsseite bzw. das Primärelement des Torsionsschwingungsdämpfers aus, während das zweite Bauteil die Ausgangsseite bzw. das Sekundärelement des Torsionsschwingungsdämpfers ausbildet. Mit anderen Worten nimmt das erste Bauteil innerhalb des Antriebsstrangs mittelbar oder unmittelbar das Drehmoment eines Verbrennungsmotors auf, während ausgangsseitig über das zweite Bauteil ein Drehmoment an nachfolgende Komponenten des Antriebsstrangs drehschwingungsreduziert weitergegeben werden, wobei innerhalb des Antriebsstrangs beispielsweise eine Kupplung oder ein Getriebe des Kraftfahrzeugs auf das zweite Bauteil folgen kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers ist als der vorstehend genannte Bewegungszustand der zeitliche Verlauf der absoluten oder relativen Geschwindigkeit oder/und der absoluten oder relativen Beschleunigung des ersten Bauteils oder/und zweiten Bauteils oder/und Trägheitsmassenteils durch die Steuereinrichtung ermittelbar. Dabei ist der genannte zeitliche Verlauf vorzugsweise durch das Steuersignal der Steuereinrichtung veränderbar. Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn eine Phasenverschiebung zwischen den zeitlichen Verläufen der absoluten oder relativen Geschwindigkeit oder/und der absoluten oder relativen Beschleunigung zweier der genannten Bestandteile des Torsionsschwingungsdämpfers veränderbar ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Torsionsschwingungsdämpfers in geschnittener und schematischer Darstellung,
2 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Torsionsschwingungsdämpfers in geschnittener und schematischer Darstellung und
3 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform eines Torsionsschwingungsdämpfers in geschnittener und schematischer Darstellung.

1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Torsionsschwingungsdämpfers 2 für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. In den Figuren sind die einander entgegengesetzten axialen Richtungen 4, 6, die einander entgegengesetzten radialen Richtungen 8, 10 und die einander entgegengesetzten Umfangsrichtungen 12, 14 des Torsionsschwingungsdämpfers 2 anhand entsprechender Pfeile angedeutet, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer 2 in den Umfangsrichtungen 12, 14 um eine Drehachse 16 drehbar ist, die sich in den axialen Richtungen 4, 6 erstreckt.
Der Torsionsschwingungsdämpfer 2 weist ein erstes Bauteil 18, ein zweites Bauteil 20 und eine Federanordnung 22 zur drehelastischen Kopplung von erstem und zweitem Bauteil 18, 20 in den einander entgegengesetzten Umfangsrichtungen 12, 14 auf.
Das erste Bauteil 18 bildet die Eingangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers 2 aus, kann mithin auch als Primärelement des Torsionsschwingungsdämpfers 2 bezeichnet werden. So weist das erste Bauteil 18 eine Eingangsnabe 24 auf, die mittelbar oder unmittelbar mit einer nicht näher dargestellten Ausgangsseite eines Verbrennungsmotors drehmitnahmeverbindbar ist. An die Eingangsnabe 24 schließt sich ein sich im Wesentlichen in radialer Richtung 8 nach außen erstreckender Abschnitt 26 an, an dem überdies mindestens ein Mitnehmer 28 vorgesehen ist, der mit der Federanordnung 22 in Wirkverbindung tritt.
Die Federanordnung 22 weist mehrere, sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung 12, 14 erstreckende Federelemente 30 auf, die vorzugsweise als Schraubenfedern, gegebenenfalls gekrümmte Schraubenfedern, ausgebildet sind. Zwischen oder an den Federelementen 30 können ferner Stützschuhe, Gleitschuhe oder/und Zwischenstücke der Federanordnung 22 angeordnet sein.
Das zweite Bauteil 20 weist eine Ausgangsnabe 32 sowie einen drehfest mit der Ausgangsnabe 32 verbundenen und sich im Wesentlichen in radialer Richtung 8 erstreckenden Abschnitt 34 auf, wobei an dem Abschnitt 34 wiederum mindestens ein Mitnehmer 36 angeordnet ist, der mit der Federanordnung 22 in Umfangsrichtung 12, 14 in Wirkverbindung tritt.
Innerhalb eines Antriebsstrangs sind somit das erste Bauteil 18, die Federanordnung 22 und das zweite Bauteil 20 im Drehmomentübertragungsweg des Torsionsschwingungsdämpfers 2 zwischen einem Verbrennungsmotor einerseits und einer auf die Ausgangsnabe 32 andererseits folgenden Komponente des Antriebsstrangs, beispielsweise einer Kupplung oder eines Getriebes, angeordnet. Mithin kann das zweite Bauteil 20 auch als Ausgangsseite oder Sekundärelement des Torsionsschwingungsdämpfers 2 bezeichnet werden.
An dem zweiten Bauteil 20 ist ferner mindestens ein in Umfangsrichtung 12, 14 relativ zu dem zweiten Bauteil 20 pendelndes oder pendelbares Trägheitsmassenteil 38 angeordnet, wobei das Trägheitsmassenteil 38 im Gegensatz zu dem ersten Bauteil 18, der Federanordnung 22 und dem zweiten Bauteil 20 außerhalb des Drehmomentübertragungspfades zwischen der Eingangsnabe 24 und der Ausgangsnabe 32 angeordnet ist, d. h. innerhalb eines Antriebsstrangs wird kein Drehmoment über das Trägheitsmassenteil 38 zwischen dem Verbrennungsmotor einerseits und beispielsweise dem Getriebe andererseits übertragen. Bei dem Trägheitsmassenteil 38 handelt es sich vorzugsweise um ein in Umfangsrichtung 12, 14 ringförmig und geschlossen umlaufendes Trägheitsmassenteil, das überdies in radialer Richtung 8, 10 mit der Federanordnung 22 geschachtelt angeordnet ist.
Die Pendelbewegung des Trägheitsmassenteils 38 in den Umfangsrichtungen 12 und 14 relativ zu dem zweiten Bauteil 20 erfolgt dabei entgegen der Rückstellkraft einer in 1 lediglich schematisch angedeuteten Rückstelleinrichtung 40. Eine derartige Rückstelleinrichtung 40 ist beispielsweise aus der DE 10 2014 001 019 A1 bekannt, so dass an dieser Stelle nicht näher auf die Rückstelleinrichtung 40 eingegangen werden soll. Das wesentliche Merkmal dieser Rückstelleinrichtung 40 ist jedoch, dass diese unter Veränderung einer Rückstellkraftkennlinie der auf das Trägheitsmassenteil 38 wirkenden Rückstellkraft verstellt werden kann. So ist es bevorzugt, wenn die Rückstellkraftkennlinie durch Verstellen der Rückstelleinrichtung 40 derart verändert werden kann, dass deren Steigung sich ändert.
Um die Rückstelleinrichtung 40 auf die beschriebene Weise verstellen zu können, ist eine Antriebseinrichtung 42 zur Erzeugung einer Stellbewegung 44 zum Verstellen der Rückstelleinrichtung 40 vorgesehen. Die Antriebseinrichtung 42 ist dabei mitdrehend an dem ersten Bauteil 18 oder/und dem zweiten Bauteil 20 oder/und dem Trägheitsmassenteil 38 angeordnet, wobei die Antriebseinrichtung 42 in der Ausführungsform nach 1 mitdrehend an dem zweiten Bauteil 20 angeordnet ist. Dabei ist die Antriebseinrichtung 42 vollständig an dem jeweiligen Bestandteil des Torsionsschwingungsdämpfers 2, hier dem zweiten Bauteil 20, angeordnet, ohne dass ein Teil der Antriebseinrichtung 42 im Umfeld des Torsionsschwingungsdämpfers 2 oder/und feststehend angeordnet wäre. In der Ausführungsform nach 1 ist die Antriebseinrichtung 42 beispielhaft von einem Elektromotor gebildet. Mithin setzt der Elektromotor elektrische Energie in die Stellbewegung 44 um.
Der Antriebseinrichtung 42 ist ferner eine Steuereinrichtung 46 zugeordnet, die der Ansteuerung der Antriebseinrichtung 42 und somit auch der Ansteuerung der Rückstelleinrichtung 40 dient. Die Steuereinrichtung 46 ist vorzugsweise als elektronische Schaltung ausgebildet. Dabei hat die Steuereinrichtung 46 im Wesentlichen drei Funktionen. Zum einen sind durch die Steuereinrichtung 46 Messsignale empfangbar. Zum anderen ist die Steuereinrichtung 46 derart ausgelegt, dass diese aus den Messsignalen den Bewegungszustand des ersten Bauteils 18 oder/und des zweiten Bauteils 20 oder/und des Trägheitsmassenteils 38 ermitteln kann. Zur Erfüllung einer dritten Funktion, nämlich auf Grundlage des jeweils ermittelten Bewegungszustandes ein Steuersignal 48 zu Verstellen der Rückstelleinrichtung 40 zu erzeugen, weist die Steuereinrichtung 46 weitere entsprechende Mittel auf. Dies können beispielsweise Mittel zum Vergleichen des ermittelten Bewegungszustandes mit einem Bewegungssollzustand sein, wobei das Steuersignal 48 derart erzeugt wird, dass der ermittelte Bewegungszustand dem Bewegungssollzustand angenähert wird. So dient das Steuersignal 48 der Steuerung der Antriebseinrichtung 42, die daraufhin die Stellbewegung 44 für die Rückstelleinrichtung 40 erzeugt, um letztere zu verstellen und damit den gewünschten Bewegungssollzustand durch Veränderung der Rückstellkraftkennlinie der auf das Trägheitsmassenteil 38 wirkenden Rückstellkraft zu erzielen.
Wie bereits die Antriebseinrichtung 42 ist auch die Steuereinrichtung 46 mitdrehend ausgebildet, wobei die Steuereinrichtung 46, vorzugsweise vollständig mitsamt den genannten Funktionen, mitdrehend an dem ersten Bauteil 18, dem zweiten Bauteil 20 oder dem Trägheitsmassenteil 38 angeordnet ist. In der dargestellten ersten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 46 vollständig und gemeinsam mit der Antriebseinrichtung 42 an dem zweiten Bauteil 20 angeordnet, um eine möglichst direkte und einfache Übertragung des Steuersignals 48 zu ermöglichen.
Des Weiteren weist der Torsionsschwingungsdämpfer 2 eine Messeinrichtung 50 auf, mittels derer die zuvor erwähnten Messsignale erzeugbar sind, aus denen die Steuereinrichtung 46 den Bewegungszustand des ersten Bauteils 18 oder/und des zweiten Bauteils 20 oder/und des Trägheitsmassenteils 38 zu ermitteln vermag. Wie bereits bei der Antriebseinrichtung 42 und der Steuereinrichtung 46 ist auch die Messeinrichtung 50 mitdrehend ausgebildet. Genauer gesagt ist die Messeinrichtung 50 mitdrehend und vollständig an dem ersten Bauteil 18 oder/und dem zweiten Bauteil 20 oder/und dem Trägheitsmassenteil 38 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform nach 1 ist die Messeinrichtung 50 vollständig und mitdrehend an dem zweiten Bauteil 20 angeordnet.
Wie aus 1 ersichtlich, weist die Messeinrichtung 50 mindestens zwei Sensoren 52, 54 auf, die mitdrehend an dem zweiten Bauteil 20 angeordnet sind, so dass auch davon gesprochen werden kann, dass die Sensoren 52, 54 gemeinsam an einem Bestandteil des Torsionsschwingungsdämpfers 2, hier dem zweiten Bauteil 20, angeordnet sind. Auch ist die Messeinrichtung 50 bzw. sind deren Sensoren 52, 54 und die Steuereinrichtung 46 gemeinsam an einem der Bestandteile des Torsionsschwingungsdämpfers 2, hier dem zweiten Bauteil 20, angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders einfache Verbindung zwischen den Sensoren 52, 54 einerseits und der Steuereinrichtung 46 andererseits, um die Messsignale zu übertragen, wobei die entsprechenden Verbindungen 56 in 1 gestrichelt angedeutet sind und über das zweite Bauteil 20 verlaufen. Die genannten Verbindungen 56 können beispielsweise einfache und sichere Kabelverbindungen sein.
Um die Antriebseinrichtung 42, die Steuereinrichtung 46 und auch die Messeinrichtung 50 bzw. deren Sensoren 52, 54 mit elektrischer Energie versorgen und diese damit betreiben zu können, ist ferner ein elektrischer Generator 58 vorgesehen, mittels dessen eine elektrische Energie aus einer Bewegung des ersten Bauteils 18 oder/und des zweiten Bauteils 20 oder/und des Trägheitsmassenteils 38 oder/und der Rückstelleinrichtung 40 relativ zueinander erzeugbar ist. In der dargestellten Ausführungsform erfolgt die Erzeugung der elektrischen Energie aus der Relativbewegung zwischen dem zweiten Bauteil 20 und dem Trägheitsmassenteil 38. Mithin wird hier die Pendelbewegung des Trägheitsmassenteils 38 relativ zu dem zweiten Bauteil 20 in elektrische Energie umgesetzt, mittels derer die Antriebseinrichtung 42, die Steuereinrichtung 46 und die Messeinrichtung 50 betreibbar ist. Genauer gesagt ist der elektrische Generator 58 in der dargestellten Ausführungsform mitdrehend an dem zweiten Bauteil 20 angeordnet, wobei die Wirkverbindung mit dem Trägheitsmassenteil 38 anhand der schematisch angedeuteten Verbindung 60 angedeutet ist.
Der elektrische Generator 58 versorgt die Antriebseinrichtung 42, die Steuereinrichtung 46 und die Messeinrichtung 50 jedoch nicht unmittelbar mit der elektrischen Energie, vielmehr ist dem elektrischen Generator 58 ein elektrischer Energiespeicher 62 zugeordnet, der ebenfalls mitdrehend an dem zweiten Bauteil 20 angeordnet ist und über nicht näher dargestellte Verbindungen, vorzugsweise Leitungen oder Kabel, mit der Antriebseinrichtung 42, der Steuereinrichtung 46 und der Messeinrichtung 50 verbunden ist, die über das zweite Bauteil 20 verlaufen.
Alternativ zu der Darstellung nach 1 könnte grundsätzlich auch auf den elektrischen Generator 58 verzichtet werden, wobei die Energieversorgung dann allein über den elektrischen Energiespeicher 62 erfolgen könnte, der sich während der Laufzeit des Torsionsschwingungsdämpfers 2 entlädt. In einer weiteren Alternative könnte auch auf den elektrischen Energiespeicher 62 verzichtet werden, wobei die durch den elektrischen Generator 58 bereitgestellte elektrische Energie dann unmittelbar von dem elektrischen Generator 58 der Antriebseinrichtung 42, der Steuereinrichtung 46 und der Messeinrichtung 50 zugeführt würde. Nichtsdestotrotz ist die eingangs genannte Konstellation mit elektrischem Generator 58 und elektrischem Energiespeicher 62 bevorzugt.
Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass mit dem Torsionsschwingungsdämpfer 2 ein in sich geschlossenes System bereitgestellt wird, das auf eine Kommunikation zwischen dem Torsionsschwingungsdämpfer 2 einerseits und seiner Umgebung oder nichtdrehenden Komponenten innerhalb eines Antriebsstrangs andererseits nicht angewiesen ist und daher besonders einfach innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs verbaut werden kann. So erfolgt die Erzeugung der elektrischen Energie durch die Relativbewegung zweier Bestandteile des Torsionsschwingungsdämpfers 2. Der Transfer der Messsignale zu der Steuereinrichtung 46 erfolgt innerhalb des drehenden Systems und auch der Transfer des Steuersignals 48 von der Steuereinrichtung 46 zu der Antriebseinrichtung 42 bzw. der Rückstelleinrichtung 40 findet innerhalb des drehenden Systems statt. Letztlich müssen lediglich die Eingangsnabe 24 und die Ausgangsnabe 32 in Drehmitnahmeverbindung mit den entsprechenden Komponenten des Antriebsstrangs gebracht werden, während der Torsionsschwingungsdämpfer 2 autark betreibbar ist.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers 2, der im Wesentlichen der Ausführungsform nach 1 entspricht, so dass nachstehend lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll, gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile verwendet werden und die vorangehende Beschreibung im Übrigen entsprechend gilt.
Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach 1 sind die Sensoren 52, 54 der Messeinrichtung 50 oder zumindest einer der Sensoren 52, 54 bei der zweiten Ausführungsform nach 2 feststehend im Umfeld des Torsionsschwingungsdämpfers 2 angeordnet, so dass die Messeinrichtung 50 zumindest teilweise feststehend an einem Gehäuse 64 angeordnet sind. Mithin kann oder muss die Messeinrichtung 50 bei der zweiten Ausführungsform nicht mehr über den elektrischen Generator 58 oder/und den elektrischen Energiespeicher 62 versorgt werden, vielmehr kann die Versorgung der Messeinrichtung 50 über eine - bezogen auf den Torsionsschwingungsdämpfer 2 - externe Energiequelle erfolgen. Um jedoch auch bei dieser Ausführungsvariante einen einfachen Aufbau des Torsionsschwingungsdämpfers 2 zu gewährleisten, ohne dass eine aufwendige und störungsanfällige Verbindung zwischen den Sensoren 52, 54 und der Steuereinrichtung 46 vonnöten ist, ist es bei der zweiten Ausführungsform bevorzugt, wenn die Messsignale der feststehenden Messeinrichtung 50 berührungslos zu der Steuereinrichtung 46 übertragbar sind, wobei dies beispielsweise mittels Wifi, Bluetooth, Funk oder anderer berührungs- oder kabelloser Sendeverfahren erfolgen kann.
3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers 2, die im Wesentlichen der Ausführungsform nach 1 entspricht, so dass nachstehend lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll, gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile verwendet werden und die vorangehende Beschreibung im Übrigen entsprechend gilt.
Bei der dritten Ausführungsform wird die Antriebseinrichtung 42 nicht von einem Elektromotor gebildet, vielmehr ist die Antriebseinrichtung 42 derart ausgebildet, dass die Stellbewegung 44 aus einer Bewegung des ersten Bauteils 18 oder/und des zweiten Bauteils 20 oder/und des Trägheitsmassenteils 38 oder/und der Rückstelleinrichtung 40 relativ zueinander erzeugt oder erzeugbar ist. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines entsprechenden Getriebes 66 zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Bestandteilen des Torsionsschwingungsdämpfers 2 erfolgen. In der Ausführungsform nach 3 wird die Stellbewegung 44 aus der Relativbewegung zwischen dem ersten Bauteil 18 und dem zweiten Bauteil 20 erzeugt, wobei das Getriebe 66 zu diesem Zweck zwischen den genannten Bauteilen 18, 20 ausgebildet ist. Das Steuersignal 48 der Steuereinrichtung 46 überführt die Antriebseinrichtung 42 somit lediglich in bestimmte Stellzustände, um die mit Hilfe des Getriebes 66 erzeugte Bewegung in die gewünschte Stellbewegung 44 zu übertragen. Auch ist hieraus ersichtlich, dass die Antriebseinrichtung 42 bei der dritten Ausführungsform nach 3 nicht mehr durch den elektrischen Generator 58 oder/und den elektrischen Energiespeicher 62 mit Strom versorgt werden muss, um die Antriebseinrichtung 42 zu betreiben und die Stellbewegung 44 zu erzeugen, zumal lediglich eine bereits vorhandene Bewegung direkt in die Stellbewegung 44 umgewandelt wird.
Bei allen Ausführungsformen kommen als Sensoren 52, 54 der Messeinrichtung 50 beispielsweise Positions-, Geschwindigkeits- oder Beschleunigungssensoren in Frage. Überdies können die Sensoren 52, 54 als berührungslose Sensoren, vorzugsweise optische, fotoelektrische oder magnetische Sensoren, oder als berührende Sensoren, vorzugsweise schleifende Sensoren, ausgebildet sein, wobei berührungslos arbeitende Sensoren 52, 54 dabei bevorzugt sind.
Überdies ist es von Vorteil, wenn als der zuvor erwähnte Bewegungszustand des ersten Bauteils 18, des zweiten Bauteils 20 oder/und des Trägheitsmassenteils 38 der zeitliche Verlauf der absoluten oder relativen Geschwindigkeit oder/und der absoluten oder relativen Beschleunigung des genannten Bestandteils des Torsionsschwingungsdämpfers 2 durch die Steuereinrichtung 46 ermittelbar ist. Auch ist es bevorzugt, wenn die Steuereinrichtung 46 derart ausgelegt ist, dass der genannte zeitliche Verlauf durch das Steuersignal 48 veränderbar ist. Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn die Steuereinrichtung 46 derart ausgelegt ist, dass durch das Steuersignal 48 eine Phasenverschiebung zwischen den zeitlichen Verläufen zumindest zweier der genannten Bestandteile des Torsionsschwingungsdämpfers 2 veränderbar ist.
Bezugszeichenliste

2: Torsionsschwingungsdämpfer
4: axiale Richtung
6: axiale Richtung
8: radiale Richtung
10: radiale Richtung
12: Umfangsrichtung
14: Umfangsrichtung
16: Drehachse
18: erstes Bauteil
20: zweites Bauteil
22: Federanordnung
24: Eingangsnabe
26: Abschnitt
28: Mitnehmer
30: Federelemente
32: Ausgangsnabe
34: Abschnitt
36: Mitnehmer
38: Trägheitsmassenteil
40: Rückstelleinrichtung
42: Antriebseinrichtung
44: Stellbewegung
46: Steuereinrichtung
48: Steuersignal
50: Messeinrichtung
52: Sensor
54: Sensor
56: Verbindungen
58: elektrischer Generator
60: Verbindung
62: elektrischer Energiespeicher
64: Gehäuse
66: Getriebe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014001019 A1 [0003, 0006, 0026]

Claims

Torsionsschwingungsdämpfer (2) mit einem ersten Bauteil (18), einem zweiten Bauteil (20), einer Federanordnung (22) zur drehelastischen Kopplung von erstem und zweitem Bauteil (18, 20) und einem an dem zweiten Bauteil (20) angeordneten und entgegen der Rückstellkraft einer Rückstelleinrichtung (40) relativ zu dem zweiten Bauteil (20) pendelnden oder pendelbaren Trägheitsmassenteil (38), das außerhalb eines Drehmomentübertragungspfades des Torsionsschwingungsdämpfers (2) angeordnet ist, wobei die Rückstelleinrichtung (40) unter Veränderung einer Rückstellkraftkennlinie der auf das Trägheitsmassenteil (38) wirkenden Rückstellkraft verstellbar und eine Steuereinrichtung (46) vorgesehen ist, mittels derer Messsignale empfangbar, aus den Messsignalen der Bewegungszustand von erstem Bauteil (18) oder/und zweitem Bauteil (20) oder/und Trägheitsmassenteil (38) ermittelbar und auf Grundlage des ermittelten Bewegungszustandes ein Steuersignal (48) zum Verstellen der Rückstelleinrichtung (40) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (46) mitdrehend an dem ersten Bauteil (18), zweiten Bauteil (20) oder Trägheitsmassenteil (38) angeordnet ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung (50) vorgesehen ist, mittels derer die Messsignale, aus denen der Bewegungszustand von erstem Bauteil (18) oder/und zweitem Bauteil (20) oder/und Trägheitsmassenteil (38) ermittelbar ist, erzeugbar sind.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (50) mitdrehend an dem ersten Bauteil (18) oder/und dem zweiten Bauteil (20) oder/und dem Trägheitsmassenteil (38) oder feststehend im Umfeld des Torsionsschwingungsdämpfers (2) angeordnet ist, wobei die Messsignale der feststehenden Messeinrichtung (50) besonders bevorzugt berührungslos zu der Steuereinrichtung (46) übertragbar sind.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (50) mindestens einen Sensor (52; 54) aufweist, der mitdrehend an dem ersten Bauteil (18) oder zweiten Bauteil (20) oder Trägheitsmassenteil (38), angeordnet ist, wobei vorzugsweise mindestens zwei Sensoren (52, 54) vorgesehen sind, die gemeinsam an dem ersten Bauteil (18), zweiten Bauteil (20) oder Trägheitsmassenteil (38) angeordnet sind.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (50), vorzugsweise der mindestens eine Sensor (52; 54) oder die mindestens zwei Sensoren (52, 54) der Messeinrichtung (50), und die Steuereinrichtung (46) gemeinsam an dem ersten Bauteil (18), dem zweiten Bauteil (20) oder dem Trägheitsmassenteil (38) angeordnet sind.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Generator (58) zur Erzeugung elektrischer Energie aus einer Bewegung des ersten Bauteils (18) oder/und des zweiten Bauteils (20) oder/und des Trägheitsmassenteils (38) oder/und der Rückstelleinrichtung (40) relativ zueinander oder/und ein elektrischer Energiespeicher (62) zur Bereitstellung elektrischer Energie vorgesehen ist, wobei die Steuereinrichtung (46), vorzugsweise auch die Messeinrichtung (50), durch die elektrische Energie des elektrischen Generators (58) oder/und des elektrischen Energiespeichers (62) betrieben oder betreibbar ist, oder/und der elektrische Generator (58) oder/und der elektrische Energiespeicher (62) mitdrehend an dem ersten Bauteil (18), zweiten Bauteil (20) oder Trägheitsmassenteil (38) angeordnet ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebseinrichtung (42) zur Erzeugung einer Stellbewegung (44) zum Verstellen der Rückstelleinrichtung (40) vorgesehen ist, die mitdrehend an dem ersten Bauteil (18), dem zweiten Bauteil (20) oder/und dem Trägheitsmassenteil (38) angeordnet ist, wobei die Antriebseinrichtung (42) vorzugsweise als Elektromotor, der gegebenenfalls durch die elektrische Energie des elektrischen Generators (58) oder/und des elektrischen Energiespeichers (62) betrieben oder betreibbar ist, oder derart ausgebildet ist, dass die Stellbewegung (44) aus einer Bewegung des ersten Bauteils (18) oder/und des zweiten Bauteils (20) oder/und des Trägheitsmassenteils (38) oder/und der Rückstelleinrichtung (40) relativ zueinander erzeugt oder erzeugbar ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (18) die Eingangsseite und das zweite Bauteil (20) die Ausgangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers (2) ausbildet.
Torsionsschwingungsdämpfer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewegungszustand der zeitliche Verlauf der absoluten oder relativen Geschwindigkeit oder/und der absoluten oder relativen Beschleunigung des ersten Bauteils (18) oder/und zweiten Bauteils (20) oder/und Trägheitsmassenteils (38) durch die Steuereinrichtung (46) ermittelbar und vorzugsweise durch das Steuersignal (48) veränderbar ist, wobei besonders bevorzugt eine Phasenverschiebung zwischen den zeitlichen Verläufen veränderbar ist.