DE102019120164A1 - Pendulum rocker damper with non-linear compression spring characteristic and drive train of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer (1) nach Art eines Pendelwippendämpfers (2) für einen Antriebsstrang (3) eines Kraftfahrzeugs, zum Dämpfen von Drehungleichförmigkeiten, bei dem eine Wippe (4) und wenigstens zwei Federn (5) als Dämpfungseinheit (6) zwischen einem Drehmomenteinleitungsbauteil (7) und einem Drehmomentausleitungsbauteil (8) angeordnet sind, wobei wenigstens eine der Federn (5) eine nicht-lineare Federkennlinie (14) besitzt. Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang (3) mit einer Verbrennungskraftmaschine (11) und einem dadurch anzutreibenden Antriebselement (28), wobei ein Torsionsschwingungsdämpfer (1) der erfindungsgemäßen Art zwischengeschaltet ist.The invention relates to a torsional vibration damper (1) in the manner of a pendulum rocker damper (2) for a drive train (3) of a motor vehicle, for damping rotational irregularities, in which a rocker (4) and at least two springs (5) as a damping unit (6) between a Torque introduction component (7) and a torque discharge component (8) are arranged, at least one of the springs (5) having a non-linear spring characteristic (14). The invention also relates to a drive train (3) with an internal combustion engine (11) and a drive element (28) to be driven thereby, a torsional vibration damper (1) of the type according to the invention being interposed.
Description
Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer nach Art eines Pendelwippendämpfers für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie eines Pkws, eines Lkws oder eines anderen Nutzfahrzeugs, zum Dämpfen von Drehungleichförmigkeiten, bei dem eine Wippe und wenigstens zwei Federn einer Dämpfungseinheit zwischen einem Drehmomenteinleitungsbauteil und einem Drehmomentausleitungsbauteil angeordnet sind.The invention relates to a torsional vibration damper in the manner of a pendulum rocker damper for a drive train of a motor vehicle, such as a car, a truck or another commercial vehicle, for damping rotational irregularities, in which a rocker and at least two springs of a damping unit are arranged between a torque introduction component and a torque discharge component.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Drehmomentübertragungseinrichtungen bekannt, so etwa aus der
Es gibt auch Torsionsschwingungsdämpfer, die als Pendelwippendämpfer bezeichnet werden. Eine solche Vorrichtung ist aus der
Torsionsschwingungsdämpfer sind üblicherweise in einem mit periodischen Störungen angeregten Antriebsstrang eingebracht, um eine gezielt eingebrachte Torsionsnachgiebigkeit zu gewährleisten. Ziel hierbei ist es, die in verschiedenen Betriebssituationen auftretenden störenden Schwingungsresonanzen in einen Drehzahlbereich möglichst unterhalb der Betriebsdrehzahlen zu verschieben. Im Betriebsdrehzahlbereich verbleibende Schwingungsresonanzen werden über häufig eingesetzte integrierte Reibeinrichtungen gedämpft, deren Reibmoment in definierten Grenzen zu liegen hat.Torsional vibration dampers are usually incorporated in a drive train that is excited with periodic disturbances in order to ensure a specifically introduced torsional flexibility. The aim here is to shift the disruptive vibration resonances that occur in various operating situations into a speed range below the operating speeds as possible. Vibration resonances that remain in the operating speed range are dampened by frequently used integrated friction devices, the friction torque of which must be within defined limits.
Die vorstehend identifizierten Torsionsschwingungsdämpfer sind bereits von recht hoher Qualität. Es zeigt sich jedoch noch Verbesserungspotenzial in puncto Herstellkosten. Bei den bekannten Torsionsschwingungsdämpfern werden hohe Ansprüche an Genauigkeit, Oberflächenqualität und Härte gestellt, was üblicherweise die Fertigungskosten in die Höhe treibt.The torsional vibration dampers identified above are already of quite high quality. However, there is still room for improvement in terms of manufacturing costs. In the case of the known torsional vibration dampers, high demands are placed on accuracy, surface quality and hardness, which usually increases manufacturing costs.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Es soll insbesondere auf eine komplexe Ausgestaltung im Inneren eines Torsionsschwingungsdämpfers verzichtet werden.It is the object of the present invention to avoid or at least alleviate the disadvantages of the prior art. In particular, a complex configuration inside a torsional vibration damper should be dispensed with.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens eine der Federn eine nicht-lineare Federkennlinie besitzt.In a device of the generic type, this object is achieved according to the invention in that at least one of the springs has a non-linear spring characteristic.
Durch diese überraschend einfache Lösung kann auf Rollen verzichtet werden und es wird bspw. nicht mehr nötig drei Bahnen pro Rolle / Wälzkörper, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, verwenden zu müssen. Trotzdem bleibt die Wippenfunktion gewährleistet. Es können an einer Wippe dieselben Federn, sowohl links, als auch rechts verwendet werden, was den Kostenaufwand und den Montageaufwand minimiert. Die gleichen Federn ermöglichen eine optimale Ausnutzung der Federenergie. Die Druckfedern können so zielgerichtet exakt ausgelegt werden. Jene einzusetzenden Federn können nun auf die maximal zu erbringende Kraft optimiert werden, um eine Erzeugung eines Moments am Träger zu erreichen. Die vorhandene Federenergie kann dann zu nahezu 100 % ausgenutzt werden.This surprisingly simple solution makes it possible to dispense with rollers and, for example, it is no longer necessary to use three tracks per roller / rolling element, as are known from the prior art. Nevertheless, the rocker function remains guaranteed. The same springs can be used on a rocker both on the left and on the right, which minimizes costs and assembly work. The same springs enable optimal use of the spring energy. The compression springs can be designed precisely in this way. Those springs to be used can now be optimized for the maximum force to be produced in order to generate a moment on the carrier. The existing spring energy can then be used almost 100%.
Mit anderen Worten wird also vorgeschlagen einen Pendelwippendämpfer, insbesondere in einer Kupplungsscheibe, in einem Drehmomentbegrenzer, in einem Drehmomentwandler, in einer Riemenscheibe oder innerhalb eines Rotors eines elektrischen Motors eines Hybridmoduls dadurch zu verbessern, dass bei diesem zumindest eine der Druckfedern eine nicht-lineare, vorzugsweise progressive Kennlinie aufweist.In other words, it is proposed to improve a pendulum rocker damper, in particular in a clutch disc, in a torque limiter, in a torque converter, in a belt pulley or within a rotor of an electric motor of a hybrid module, in that at least one of the compression springs has a non-linear, preferably has progressive characteristic.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.
Damit die Druckfeder in ihrer gespannten Länge mehr Kraft entwickeln kann als ihre Drähte liefern können, wird eine Anschlagsstufe parallel zur Federung in einer speziellen Ausführungsform platziert. Dies kann entweder druckfederintern stattfinden, indem die Druckfeder auf Block belastet wird, oder indem eine Anschlagsstufe über ein zusätzliches Bauteil dargestellt wird, etwa beinhaltend eine Druckfeder, einen Stab oder eine Hülse.So that the compression spring can develop more force in its stretched length than its wires can deliver, a stop step is placed parallel to the suspension in a special embodiment. This can either take place inside the compression spring by loading the compression spring to the block, or by adding a stop step via an additional one Component is represented, for example including a compression spring, a rod or a sleeve.
Dadurch entwickelt eine Unterbaugruppe, umfassend die wenigstens eine Feder und jene wenigstens eine Anschlagsstufe, eine hohe Kraft bei einer bestimmten Länge, ohne eine zusätzliche Belastung des Drahtes der Feder hervorzurufen.As a result, a subassembly, comprising the at least one spring and that at least one stop step, develops a high force at a certain length without causing additional stress on the wire of the spring.
Zusammengefasst besteht somit bei einer besonderen Ausführungsform die Lösung darin, eine stark nicht-lineare Feder einzusetzen, oder einen Federunterzusammenbau zu nutzen, der bei einer bestimmten Länge eine starke Zunahme der Kräfte erfährt, ohne dass die Spannungen im Draht der Kraft folgen.In summary, the solution in a particular embodiment is to use a strongly non-linear spring, or to use a spring subassembly which experiences a strong increase in the forces at a certain length without the tensions in the wire following the force.
Es ist daher von großem Vorteil, wenn die Feder eine progressive Federkennlinie besitzt. Natürlich ist auch eine degressive Federkennlinie denkbar, wenn auch nicht favorisiert.It is therefore of great advantage if the spring has a progressive spring characteristic. Of course, a degressive spring characteristic is also conceivable, although not favored.
Wenn alle Federn eine nicht-lineare und vorzugsweise gleichartige oder identische Federkennlinie besitzen, so ist das Betriebsverhalten besonders gut voraussagbar.If all springs have a non-linear and preferably similar or identical spring characteristic, the operating behavior can be predicted particularly well.
Es hat sich bewährt, wenn die Feder als Drahtfeder, insbesondere als Schraubenfeder oder Spiralfeder, ausgebildet ist, vorzugsweise als Druckfeder. Dies ist in puncto Herstellkosten besonders vorteilhaft.It has proven useful if the spring is designed as a wire spring, in particular as a helical spring or spiral spring, preferably as a compression spring. This is particularly advantageous in terms of manufacturing costs.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Feder und ein jeweiliger Spalt, in dem die Feder angeordnet ist, sowie die Drahtdicke der Feder so aufeinander abgestimmt sind, dass bei Erreichen einer vorgegebenen maximalen Verdrehung des Drehmomenteinleitungsbauteils gegenüber dem Drehmomentausleitungsbauteil, die Feder zum Erreichen eines Anschlages „auf Block geht“ oder ein separates Bauteil als Anschlag für diesen Betriebszustand vorgesehen ist. Unter einem „auf Block gehen“ wird verstanden, dass die einzelnen Windungen der Feder aneinander spielfrei anliegen. Dadurch wird eine hohe Kraft generiert ohne den Draht der Feder zusätzlich zu belasten.A preferred embodiment is characterized in that the length of the spring and a respective gap in which the spring is arranged, as well as the wire thickness of the spring are coordinated so that when a predetermined maximum rotation of the torque introduction component relative to the torque discharge component is reached, the spring for Reaching a stop “goes to block” or a separate component is provided as a stop for this operating state. “Going on block” means that the individual turns of the spring rest against one another without play. This generates a high level of force without putting additional strain on the spring wire.
Es ist auch von Vorteil, wenn eine Hülse, eine Anschlagfeder oder ein Stab als separates Bauteil zum Gewährleisten des Anschlages bei einer maximalen Verdrehung eingesetzt ist. Auf diese Weise kann eine bedarfsgerechte Abstimmung des Pendelwippendämpfers stattfinden.It is also advantageous if a sleeve, a stop spring or a rod is used as a separate component to ensure the stop in the event of maximum rotation. In this way, the pendulum rocker damper can be coordinated as required.
Es ist zweckmäßig, wenn die Hülse einen nach außen weisenden Kragen aufweist, der einen Anlagebereich für ein erstes Ende der Feder stellt. Eine geschickte Vormontage ist dann realisierbar.It is useful if the sleeve has an outwardly pointing collar which provides a contact area for a first end of the spring. A skillful pre-assembly can then be realized.
Wenn das separate Bauteil in die Feder eingesetzt ist und vorzugsweise die Feder an der Außenseite davon anliegt, so wird eine besonders geräuscharme Funktionseinheit herstellbar.If the separate component is inserted into the spring and the spring preferably rests on the outside thereof, a particularly low-noise functional unit can be produced.
Es ist von Vorteil, wenn die Hülse einen Anschlagbereich an einer dem zweiten Ende der Feder näheren Seite hat, der auf einem Vorsprung an einem Zwischenbauteil abgestimmt ist, wobei das Zwischenbauteil entweder mit dem Drehmomenteinleitungsbauteil oder dem Drehmomentausleitungsbauteil integral / fest / (un-)lösbar verbunden ist. Dabei hat es sich bewährt, wenn das Zwischenbauteil als Flansch oder Mitnehmerscheibe ausgebildet ist.It is advantageous if the sleeve has a stop area on a side closer to the second end of the spring, which is matched to a projection on an intermediate component, the intermediate component either being integral / fixed / (in) releasable with the torque introduction component or the torque discharge component connected is. It has proven useful when the intermediate component is designed as a flange or drive plate.
Es ist auch zweckmäßig, wenn die Drahtfeder eine größere Drahtdicke als die Anschlagsfeder besitzt. So ist eine größere Belastung der Drahtfeder möglich.It is also useful if the wire spring has a larger wire thickness than the stop spring. In this way, a greater load on the wire spring is possible.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Wippe mit einem Vorsprung in die Drahtfeder eingreift, da dadurch eine besonders gute Zentrierung realisiert werden kann.It is also advantageous if the rocker engages the wire spring with a projection, since this enables particularly good centering to be achieved.
Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang mit einer Verbrennungskraftmaschine und wenigstens einem dadurch anzutreibenden Antriebselement, bspw. nach Art einer Elektromaschine / E-Maschine, eines Generators und / oder eines Antriebsrades, wobei ein Torsionsschwingungsdämpfer der erfindungsgemäßen Art zwischengeschaltet ist.The invention also relates to a drive train with an internal combustion engine and at least one drive element to be driven thereby, for example in the manner of an electric machine / e-machine, a generator and / or a drive wheel, with a torsional vibration damper of the type according to the invention interposed.
Man könnte auch sagen, dass die erfinderische Lösung darin besteht, dass ein Pendelwippendämpfer mit Druckfedern vorgesehen ist, der mindestens eine Druckfeder mit einer nicht-linearen Kennlinie aufweist.One could also say that the inventive solution consists in providing a pendulum rocker damper with compression springs, which has at least one compression spring with a non-linear characteristic.
Es wird somit ein Pendelwippendämpfer mit Druckfedern vorgeschlagen, bei dem mindestens eine Druckfeder eine stark progressive Kennlinie aufweist, sodass ihre Steigung also mindestens verdoppelt ist. Die Steigung kann somit wenigstens 2 oder größer sein.A pendulum rocker damper with compression springs is therefore proposed, in which at least one compression spring has a highly progressive characteristic curve, so that its slope is at least doubled. The slope can thus be at least 2 or greater.
Ein solcher Pendelwippendämpfer ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die Feder bei einem maximalen Verdrehwinkel des Dämpfers „auf Block geht“. Jede Federwindung hat dann Kontakt zur nächsten Federwindung.Such a pendulum rocker damper is also characterized by the fact that the spring “goes into block” at a maximum angle of rotation of the damper. Each spring turn then has contact with the next spring turn.
Es kann auch ein Anschlagvorgesehen sein, der parallel zu der Feder wirkt, wobei dieser Anschlag die Funktion eines Schutzes der Feder bei einer Überbelastung hat.A stop can also be provided which acts parallel to the spring, this stop having the function of protecting the spring in the event of an overload.
Ein vergleichbarer Pendelwippendämpfer kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass parallel der Feder eine Anschlagfeder mit sehr hoher Steigung eingesetzt wird, also eine Steigung besitzt, die größer als die zweifache Federsteigung ist. Die Anschlagfeder wird nur auf einem bestimmten Verdrehwinkel des Dämpfers betätigt.A comparable pendulum rocker damper can also be characterized in that a stop spring with a very high pressure parallel to the spring Pitch is used, so has a pitch that is greater than twice the spring pitch. The stop spring is only actuated at a certain angle of rotation of the damper.
Es ist von Vorteil, wenn die Anschlagfeder eine höhere Drahtdicke als die Hauptfeder besitzt.It is advantageous if the stop spring has a thicker wire than the main spring.
Ein solcher Pendelwippendämpfer kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass ein indirekter Anschlag die gespannte Länge der Druckfeder begrenzt. Diesen Anschlag kann man dadurch weiterbilden, dass er sich entweder zwischen der Wippe und einer Mitnehmerscheibe befindet oder zwischen der Wippe und einem Nabenflansch befindet.Such a pendulum rocker damper can also be characterized in that an indirect stop limits the tensioned length of the compression spring. This stop can be developed further in that it is either located between the rocker and a drive plate or between the rocker and a hub flange.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert. Dabei sind unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt.The invention is explained in more detail below with the aid of drawings. Different embodiments are shown.
Es zeigen:
-
1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers in gespannter Stellung, -
2 einen Querschnitt durch den Torsionsschwingungsdämpfer aus1 in seiner gespannten Stellung, -
3 einen Längsschnitt durch den Torsionsschwingungsdämpfer der1 und2 , -
4 und5 einen Torsionsschwingungsdämpfer einer zweiten Ausführungsform in einer entspannten Stellung, wobei die Darstellungsform der1 und2 jeweils auf die4 und5 angewendet ist, -
6 und7 einen Querschnitt durch den Torsionsschwingungsdämpfer in seiner entspannten Stellung gemäß5 entlang der Linie VI und VII respektive, -
8 eine typische Federkennlinie für die in dem Torsionsschwingungsdämpfer der1 bis 7 eingesetzten Ausführungsformen. - In
9 ist die zweite Ausführungsform im gespannten Zustand wiedergegeben und entspricht der Darstellungsweise der1 und 4 , - In
10 ist jene in9 dargestellte zweite Ausführungsform im gespannten Zustand im Querschnitt dargestellt, -
11 und 12 geben einen Längsschnitt entlang der Linien XI und XII aus10 wieder, -
13 zeigt eine bevorzugte nicht-lineare Federkennlinie für die dargestellten Ausführungsformen der1 bis 3 bzw.4 bis 12 , wobei die lineare mittlere Federkennlinie nicht Teil der Erfindung ist und die degressive darunterliegende Federkennlinie zwar Teil der Erfindung ist, aber nicht bevorzugt ist, -
14 stellt verschiedene Beispiele für die in den beiden vorhergehenden Ausführungsformen eingesetzten Federn dar, welche als Hauptfedern wirken, -
15 und 16 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsformen von die Erfindung betreffenden Antriebssträngen, einmal ohne Elektromaschine vor den Rädern und einmal mit einer solchen Elektromaschine, und -
17 zeigt eine exemplarische Bauraumnutzung beim Verbauen eines erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers.
-
1 a plan view of a first embodiment of a torsional vibration damper according to the invention in the tensioned position, -
2 a cross section through the torsional vibration damper1 in its tense position, -
3 a longitudinal section through the torsional vibration damper of1 and2 , -
4th and5 a torsional vibration damper of a second embodiment in a relaxed position, the form of representation in FIG1 and2 each on the4th and5 is applied, -
6 and7th a cross section through the torsional vibration damper in its relaxed position according to5 along the line VI and VII respectively, -
8th a typical spring characteristic for the in the torsional vibration damper of1 to7th used embodiments. - In
9 the second embodiment is shown in the tensioned state and corresponds to the representation of1 and4th , - In
10 is that in9 shown second embodiment shown in the tensioned state in cross section, -
11 and12th output a longitudinal section along the lines XI and XII10 again, -
13 shows a preferred non-linear spring characteristic for the illustrated embodiments of FIG1 to3 or.4th to12th , wherein the linear mean spring characteristic is not part of the invention and the degressive underlying spring characteristic is part of the invention, but is not preferred, -
14th shows various examples of the springs used in the two previous embodiments, which act as main springs, -
15th and16 show two different embodiments of drive trains relating to the invention, one without an electric machine in front of the wheels and one with such an electric machine, and -
17th shows an exemplary use of installation space when installing a torsional vibration damper according to the invention.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden.The figures are only of a schematic nature and are only used for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference symbols. Features of the individual embodiments can be interchanged.
In
Zurückkommend auf
Für die Erfindung bedeutsam ist es, dass die Federn
Wie in den
In der Ausführungsform der
In
In der Ausführungsform der
Die Hülse
Ein Vorsprung
Somit ist eine Kupplungsscheibe mit dem Pendelwippendämpfer
Dieser Anschlag führt dazu, dass die Druckfeder nicht überbetätigt werden kann. Dadurch können alle Druckfedern optimal genutzt werden.This stop means that the compression spring cannot be over-actuated. This means that all compression springs can be used optimally.
Während in den
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- TorsionsschwingungsdämpferTorsional vibration damper
- 22
- PendelwippendämpferPendulum rocker damper
- 33
- AntriebsstrangPowertrain
- 44th
- WippeSeesaw
- 55
- Federfeather
- 66th
- DämpfungseinheitDamping unit
- 77th
- DrehmomenteinleitungsbauteilTorque introduction component
- 88th
- DrehmomentausleitungsbauteilTorque diversion component
- 99
- WälzkörperRolling elements
- 1010
- Rollerole
- 1111
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 1212
- Elektromaschine / E-MaschineElectric machine / e-machine
- 1313
- Generatorgenerator
- 1414th
- gewünschte Federkennliniedesired spring characteristic
- 1515th
- Abszisseabscissa
- 1616
- Ordinateordinate
- 1717th
- separates Bauteilseparate component
- 1818th
- HülseSleeve
- 1919th
- FederpaketSpring package
- 2020th
- Kragencollar
- 2121st
- erstes Ende der Federfirst end of the spring
- 2222nd
- AnschlagbereichStop area
- 2323
- Vorsprung (am Zwischenteil /-bauteil)Projection (on intermediate part / component)
- 2424
- Zwischenteil / ZwischenbauteilIntermediate part / intermediate component
- 2525th
- Vorsprung (der Wippe)Projection (of the seesaw)
- 2626th
- Schwungradflywheel
- 2727
- Kupplungcoupling
- 2828
- AntriebselementDrive element
- 2929
- Radwheel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102014210685 A1 [0002]DE 102014210685 A1 [0002]
- DE 102015211899 A1 [0003]DE 102015211899 A1 [0003]
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