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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, mit dessen Hilfe Drehschwingungen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors gedämpft werden können.
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Aus
DE 10 2017 106 112 A1 ist ein Drehschwingungsdämpfer bekannt, bei dem an einer Sekundärmasse eines Zweimassenschwungrads ein Fliehkraftpendel vorgesehen ist. Das Fliehkraftpendel ist radial innerhalb einer an einer Primärmasse und der Sekundärmasse des Zweimassenschwungrads angreifenden Bogenfeder angeordnet.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis bei einem geringen Bauraum eine gute Dämpfung in einem Antriebsstrang zu erreichen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die bei einem geringen Bauraumbedarf eine gute Dämpfung in einem Antriebsstrang 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 zur Drehschwingungsdämpfung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einer Primärmasse zum Einleiten eines Drehmoments, einer relativ zur Primärmasse begrenzt verdrehbaren Sekundärmasse zum Ausleiten eines Drehmoments, einem an der Primärmasse und an der Sekundärmasse angreifbaren, insbesondere als Bogenfeder ausgestalteten, Energiespeicherelement, einem radial innerhalb zum Energiespeicherelement angeordneten Fliehkraftpendel zur Erzeugung eines einer Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments und einer Reibeinrichtung zur Erzeugung einer reibungsbehafteten Dämpfung bei einer Relativdrehung der Sekundärmasse zur Primärmasse, wobei ein reibungsbehafteter Reibkontakt der Reibeinrichtung radial innerhalb zum Fliehkraftpendel vorgesehen 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 Masse-Feder-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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Durch die von der Reibeinrichtung bewusst aufgebrachte Reibung kann ein resonanzbedingtes Aufschaukeln von Drehschwingungen innerhalb des Masse-Feder-Systems des Drehschwingungsdämpfers gedämpft werden. Die Dämpfungsqualität des Drehschwingungsdämpfers ist dadurch verbessert. Durch das Fliehkraftpendel kann eine weitere Drehschwingungsdämpfung erfolgen, wobei das Fliehkraftpendel insbesondere Drehschwingungen in einem anderen Frequenzbereich dämpft als das von der Primärmasse und die über das Energiespeicherelement begrenzt verdrehbar angekoppelte Sekundärmasse ausgebildete Masse-Feder-System. Die Dämpfungsqualität des Drehschwingungsdämpfers kann dadurch weiter verbessert werden.
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Die mindestens eine Pendelmasse des Fliehkraftpendels hat unter Fliehkrafteinfluss das Bestreben eine möglichst weit vom Drehzentrum entfernte Stellung anzunehmen. Die „Nulllage“ ist also die radial am weitesten vom Drehzentrum entfernte Stellung, welche die Pendelmasse in der radial äußeren Stellung einnehmen kann. Bei einer konstanten Antriebsdrehzahl und konstantem Antriebsmoment wird die Pendelmasse diese radial äußere Stellung einnehmen. Bei Drehzahlschwankungen lenkt die Pendelmasse aufgrund ihrer Massenträgheit entlang ihrer Pendelbahn aus. Die Pendelmasse kann dadurch in Richtung des Drehzentrums verschoben werden. Die auf die Pendelmasse wirkende Fliehkraft wird dadurch aufgeteilt in eine Komponente tangential und eine weitere Komponente normal zur Pendelbahn. Die tangentiale Kraftkomponente stellt die Rückstellkraft bereit, welche die Pendelmasse wieder in ihre „Nulllage“ bringen will, während die Normalkraftkomponente auf ein die Drehzahlschwankungen einleitendes Krafteinleitungselement, insbesondere eine mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors verbundene Schwungscheibe, einwirkt und dort ein Gegenmoment erzeugt, das der Drehzahlschwankung entgegenwirkt und die eingeleiteten Drehzahlschwankungen dämpft. Bei besonders starken Drehzahlschwankungen kann die Pendelmasse also maximal ausgeschwungen sein und die radial am weitesten innen liegende Stellung annehmen. Die in dem Trägerflansch und/oder in der Pendelmasse vorgesehenen Bahnen weisen hierzu geeignete Krümmungen auf, in denen ein insbesondere als Laufrolle ausgestaltetes, Koppelelement geführt sein kann. Vorzugsweise sind mindestens zwei Laufrollen vorgesehen, die jeweils an einer Laufbahn des Trägerflanschs und einer Pendelbahn der Pendelmasse geführt sind. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse vorgesehen. Vorzugsweise sind mehrere Pendelmassen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt an dem Trägerflansch geführt. Die träge Masse der Pendelmasse und/oder die Relativbewegung der Pendelmasse zum Trägerflansch ist insbesondere zur Dämpfung eines bestimmten Frequenzbereichs von Drehungleichförmigkeiten, insbesondere einer Motorordnung des Kraftfahrzeugmotors, ausgelegt. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse und/oder mehr als ein Trägerflansch vorgesehen. Beispielsweise sind zwei über insbesondere als Abstandsbolzen ausgestaltete Bolzen oder Niete miteinander verbundene Pendelmassen vorgesehen, zwischen denen in axialer Richtung des Drehschwingungsdämpfers der Trägerflansch positioniert ist. Alternativ können zwei, insbesondere im Wesentlichen Y-förmig miteinander verbundene, Flanschteile des Trägerflanschs vorgesehen sein, zwischen denen die Pendelmasse positioniert ist.
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In einer weiteren Ausführungsform des Fliehkraftpendels kann die Pendelmasse an unterschiedlichen Axialseiten des Trägerflanschs vorgesehene Pendelbleche aufweisen, die über ein in einer Pendelöffnung des Trägerflanschs angeordnetes Zwischenstück miteinander verbunden sind. Das Zwischenstück kann eine Pendelbahn aufweisen, die direkt oder indirekt an einer von der Pendelöffnung des Trägerflanschs ausgebildeten Laufbahn pendelbar geführt sein kann. Die Pendelbahn des Zwischenstücks der Pendelmasse und die Laufbahn des Trägerflanschs können in einem gemeinsamen Axialbereich angeordnet sein und in radialer Richtung betrachtet sich gegenseitig zumindest teilweise überlappen. Zwischen der Pendelbahn und der Laufbahn kann ein, beispielsweise als Laufrolle ausgestaltetes, Koppelelement angeordnet sein, das unter Fliehkrafteinfluss sowohl an der Pendelbahn als auch an der Laufbahn anliegen kann. Da die Pendelmasse ausschließlich über das Zwischenstück an dem Trägerflansch pendelbar geführt werden kann, ist es nicht erforderlich an den Pendelblechen Pendelbahn vorzusehen, so dass die Pendelbleche einfach und kostengünstig hergestellt werden können. Die Pendelmasse ist insbesondere an mehr als einer Koppelstelle, vorzugsweise genau zwei Koppelstellen, an dem Trägerflansch pendelbar geführt. Das Zwischenstück kann für die Koppelung an genau einer Koppelstelle ausgestaltet sein, so dass eine der für die Führung der Pendelmasse vorgesehenen Anzahl von Koppelstellen entsprechende Anzahl an Zwischenstücken vorgesehen sein kann. Alternativ kann das Zwischenstück für die Koppelung an genau zwei oder gegebenenfalls mehr Koppelstellen ausgestaltet sein, so dass insbesondere genau ein Zwischenstück die für die Führung der Pendelmasse vorgesehene Anzahl an Koppelstellen realisieren kann.
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Der Reibkontakt der Reibeinrichtung kann insbesondere dadurch herbeigeführt werden, dass ein mit der Primärmasse mitdrehendes Federelement einen Reibring gegen die Sekundärmasse drückt, so dass mit einer von der Federkraft des Federelement aufgebrachten Reibkraft der Reibring bei einer Relativdrehung der Sekundärmasse zur Primärmasse eine reibungsbehaftete Relativbewegung ausführt. Hierbei ist der insbesondere von dem Reibring bereitgestellte reibungsbehafteter Reibkontakt der Reibeinrichtung jedoch nicht in axialer Richtung neben dem Energiespeicherelement oder in axialer Richtung neben dem Fliehkraftpendel, sondern radial innerhalb zum Fliehkraftpendel vorgesehen. Durch die radiale Schachtelung des reibungsbehafteten Reibkontakts der Reibeinrichtung mit dem Fliehkraftpendel und/oder dem Energiespeicherelement kann der axiale Bauraumbedarf des Drehschwingungsdämpfers reduziert werden, so dass der Drehschwingungsdämpfer insbesondere für den Antriebsstrang eines Hybridkraftfahrzeugs, bei dem eine elektrische Maschine zum elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs in axialer Richtung zwischen dem Drehschwingungsdämpfer und einem Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen sein kann, verwendet werden kann. Durch die Positionierung des reibungsbehafteten Reibkontakts der Reibeinrichtung radial innerhalb zum Fliehkraftpendel kann der axiale Bauraumbedarf des Drehschwingungsdämpfers reduziert werden, so dass bei einem geringen Bauraumbedarf eine gute Dämpfung in einem Antriebsstrang ermöglicht ist.
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Insbesondere ist in radialer Richtung betrachtet der reibungsbehafteter Reibkontakt der Reibeinrichtung von dem Fliehkraftpendel und/oder von dem Energiespeicherelement überdeckt. Der für die Bereitstellung des reibungsbehafteten Reibkontakts der Reibeinrichtung erforderliche axiale Bauraum kann dadurch in einem Axialbereich vorgesehen sein, der sich zumindest teilweise mit dem Axialbereich des Fliehkraftpendels und/oder des Energiespeicherelements überschneidet. Dadurch ist es vermieden den reibungsbehafteten Reibkontakt in einem zum Fliehkraftpendel und/oder zum Energiespeicherelement axial versetzten Axialbereich vorzusehen, so dass der axiale Bauraumbedarf gering gehalten werden kann.
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Vorzugsweise ist mit der Primärmasse ein Deckel zur Begrenzung eines das Energiespeicherelement und das Fliehkraftpendel aufnehmenden Aufnahmeraums verbunden, wobei der Deckel in axialer Richtung betrachtet das Fliehkraftpendel zu einem Großteil, insbesondere vollständig, überdeckt. Der Deckel kann sich bis auf einen vergleichsweise geringen Innendurchmesser erstrecken, so dass die Reibeinrichtung auf einem entsprechend geringen Radius vorgesehen werden kann. Dadurch kann der reibungsbehafteter Reibkontakt der Reibeinrichtung und vorzugsweise ein Großteil der Reibeinrichtung oder die gesamte Reibeinrichtung leicht radial innerhalb zum Fliehkraftpendel positioniert werden.
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Besonders bevorzugt weist die Reibeinrichtung einen von einem an dem Deckel abgestützten, insbesondere als Tellerfeder ausgestalteten, Federelement gegen die Sekundärmasse, insbesondere einem tangential an dem Energiespeicherelement anschlagbaren Ausgangsflansch, gedrückten Reibring zur Ausbildung des reibungsbehafteten Reibkontakts zwischen der Reibeinrichtung und der Sekundärmasse auf, wobei insbesondere die Sekundärmasse von dem Federelement in axialer Richtung auf einen zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse angeordneten Stützreibring zu axial verlagerbar ist. Das Federelement kann dadurch leicht eine gewünschte bewusste Reibung bereitstellen, die leicht eine erforderliche reibungsbehaftete Dämpfung zur Vermeidung eines resonanzbedingten Aufschaukeins von Drehschwingungen bereitstellen kann. Durch die axiale Verschiebbarkeit der Sekundärmasse kann das Federelement nicht nur die Anpresskraft für den Reibring, sondern auch für den Stützreibring aufbringen, wodurch ein kostengünstiger und bauraumsparender Aufbau der Reibeinrichtung erreicht ist. Zudem kann die Sekundärmasse auf die motorseitige Axialseite der Primärmasse zu gedrückt werden, wodurch sich die axiale Erstreckung des Drehschwingungsdämpfers weiter reduzieren kann.
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Insbesondere ist das Federelement der Reibeinrichtung an dem Deckel drehfest befestigt und insbesondere zentriert. Der Deckel kann hierzu Zentriererhebungen aufweisen, die in Öffnungen oder Aussparungen des insbesondere als Tellerfeder ausgestalteten Federelements eingreifen können. Vorzugsweise sind die Zentrierehebungen durch insbesondere durch Prägen und/oder Stanzen herstellbare Warzen ausgebildet.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: eine schematische Schnittansicht eines Drehschwingungsdämpfers und
- 2: eine Detailansicht des Drehschwingungsdämpfers aus 1.
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Der in 1 am Beispiel eines Zweimassenschwungrads für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ausgestalteten Drehschwingungsdämpfer 10 weist eine Primärmasse 12 auf, zu der eine Sekundärmasse 14 über ein als Bogenfeder ausgestaltetes und mit einem Schmiermittel geschmiertes Energiespeicherelement 16 begrenzt verdrehbar gekoppelt ist. Die Primärmasse 12 weist eine radial verlaufende Schwungscheibe 18 auf, von der eine rohrförmige Überdeckung 20 in axialer Richtung absteht und das Energiespeicherelement 16 radial außen überdeckt. An einem tangential an dem Energiespeicherelement 16 anschlagbaren Ausgangsflansch 22 der Sekundärmasse 14 ist ein Fliehkraftpendel 24 befestigt, das radial innerhalb zur Überdeckung 20 der Primärmasse 12 angeordnet ist und in radialer Richtung betrachtet ein Teil des Energiespeicherelements 16 überdeckt. Die Sekundärmasse 14 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zudem eine Ausgangsnabe 26 auf, über die ein schwingungsgedämpftes Drehmoment ausgeleitet werden kann. Mit der Primärmasse 12 ist ein Deckel 28 verschweißt, der zusammen mit der Schwungscheibe 18 und der Überdeckung 20 einen ringförmigen Aufnahmeraum 30 begrenzt, in dem das Energiespeicherelement 16 und das Fliehkraftpendel 24 angeordnet sind. Der Deckel 28 erstreckt sich bis auf einen so kleinen Innenradius, dass der Deckel 28 das Energiespeicherelement 16 und das Fliehkraftpendel 24 in axialer Richtung betrachtet vollständig überdeckt.
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Wie in 2 dargestellt weist der Deckel durch eingeprägte Warzen ausgebildete Zentriererhebungen 32 auf, mit denen ein an dem Deckel 28 abgestütztes als Tellerfeder ausgestaltetes Federelement 34 einer Reibeinrichtung 36 drehfest zentriert werden kann. Die jeweilige Zentriererhebung 32 greift hierzu in eine korrespondierende nach radial außen geöffnete Zentrieraussparung 38 des Federelements 34 ein. Das Federelement 34 drückt einen Reibring 40 gegen den Ausgangsflansch 22 der Sekundärmasse 14, wodurch ein reibungsbehafteter Reibkontakt 42 der Reibeinrichtung 36 mit der Sekundärmasse 14 ausgebildet wird. Vorzugsweise kann die Sekundärmasse 14 von dem Federelement 34 in axialer Richtung auf die Schwungscheibe 18 zu gedrückt werden, so dass zwischen der Schwungscheibe 18 der Primärmasse 12 und einem Teil der Sekundärmasse 14 ein Stützreibring 44 der Reibeinrichtung 36 verpresst werden kann, der einen weiteren reibungsbehafteter Reibkontakt zwischen dem Stützreibring 44 und der Sekundärmasse 14 und/oder zwischen dem Stützreibring 44 und der Primärmasse 12 bereitstellen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Drehschwingungsdämpfer
- 12
- Primärmasse
- 14
- Sekundärmasse
- 16
- Energiespeicherelement
- 18
- Schwungscheibe
- 20
- Überdeckung
- 22
- Ausgangsflansch
- 24
- Fliehkraftpendel
- 26
- Ausgangsnabe
- 28
- Deckel
- 30
- Aufnahmeraum
- 32
- Zentriererhebung
- 34
- Federelement
- 36
- Reibeinrichtung
- 38
- Zentrieraussparung
- 40
- Reibring
- 42
- reibungsbehafteter Reibkontakt
- 44
- Stützreibring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017106112 A1 [0002]
