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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Druckschriften
DE 10 2018 108 533 A1 ,
DE 10 2016 213 305 A1 und
DE 10 2015 213 035 A1 zeigen beispielsweise Rückhaltemittel für die Pendelmassen von Fliehkraftpendeln, die ein durch unregelmäßige Beschleunigungsänderungen der Pendelmassen bewirktes Abheben der Pendelrollen von den Laufbahnen ihrer Pendellager insbesondere bei schnellen Drehmomentänderungen vermeiden oder verringern sollen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines gattungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, einen Drehschwingungsdämpfer mit verringerter Geräuschentwicklung beispielsweise bei Start-Stoppvorgängen einer Brennkraftmaschine eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Der vorgeschlagene Drehschwingungsdämpfer dient der Drehschwingungsisolation des Drehmoments einer Brennkraftmaschine insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit drehschwingungsbehafteter Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine kann als alleiniger Antrieb oder in Verbindung mit einer Elektromaschine in einer Antriebseinheit vorgesehen sein.
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Der vorgeschlagene Drehschwingungsdämpfer enthält ein beispielsweise aus gestanzten und umgeformten Blechteilen hergestelltes um eine Drehachse verdrehbar angeordnetes Eingangsteil, welches beispielsweise mittels Befestigungsschrauben an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine aufgenommen beziehungsweise aufnehmbar ist. Das Eingangsteil kann eine Primärschwungmasse bilden. An dem Eingangsteil können hierzu beispielsweise ringförmige Zusatzmassen sowie ein Anlasserzahnkranz, ein Geberring zur Steuerung der Brennkraftmaschine und/oder dergleichen aufgenommen sein.
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Gegenüber dem Eingangsteil ist entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung begrenzt um die Drehachse verdrehbar ein Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers angeordnet. Das Ausgangsteil beaufschlagt die Federeinrichtung ausgangsseitig und enthält eine Ausgangsnabe zur drehfesten Verbindung des Drehschwingungsdämpfers mit einer nachfolgenden Antriebsstrangeinrichtung mittels eines mit der Innenverzahnung der Ausgangsnabe verzahnten Wellenabschnitts. Die nachgeschaltete Antriebsstrangeinrichtung kann beispielsweise eine Reibungskupplung, eine Doppelkupplung, ein Rotor einer Elektromaschine, ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, ein direkt nachgeschaltetes Getriebe oder dergleichen sein.
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Die Federeinrichtung ist beispielsweise in einer von dem Eingangsteil, beispielsweise von einem Scheibenteil mit den Befestigungsschrauben und einem mit diesem dicht verbundenen, beispielsweise verschweißten Deckelteil gebildeten Ringkammer aufgenommen. Die Federeinrichtung kann über den Umfang verteilt angeordnete Bogenfedern oder Bogenfederpakete mit ineinander geschachtelten Bogenfedern enthalten, welche eingangsseitig von dem Eingangsteil, beispielsweise von in dem Scheibenteil und dem Deckelteil vorgesehenen Anprägungen beaufschlagt sind.
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Radial innerhalb der Federeinrichtung ist dem Ausgangsteil ein Fliehkraftpendel zugeordnet. Der scheibenförmige Pendelflansch kann einteilig oder mittels einer Vernietung mit über den Umfang verteilt angeordneten Nieten mit der Ausgansnabe verbunden sein. Der Pendelflansch dient der ausgangsseitigen Beaufschlagung der Federeinrichtung und weist beispielsweise über den Umfang verteilt nach radial außen erweiterte Flanschflügel auf, die zwischen die umfangsseitig benachbarten Stirnseiten von Bogenfedern der Federeinrichtung eingreifen und diese in Umfangsrichtung beaufschlagen. An dem Pendelflansch sind über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet, welche mittels Pendellagern im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelflanschs pendelfähig aufgehängt sind. Axial gegenüberliegende Pendelmassen sind jeweils mittels Ausnehmungen des Pendelflanschs durchgreifender Verbindungsmittel, beispielsweise Blechscheiben miteinander verbunden und bilden eine Pendelmasseneinheit. Beispielsweise können pro Pendelmasseneinheit jeweils zwei um deren Schwerpunkt angeordnete, in Umfangsrichtung beabstandete Pendellager gegenüber dem Pendelflansch ausgebildet sein.
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Eine erste Ausführungsform der Pendellager kann zwischen den Pendelmassen und dem Pendelflansch ausgebildet sein. Hierzu können die Pendelmassen einer Pendelmasseneinheit identische Ausnehmungen mit bogenförmig nach radial innen gekrümmten Laufbahnen und der Pendelflansch eine Ausnehmung mit einer nach radial außen gekrümmten Laufbahn aufweisen, auf welchen Laufbahnen eine die Ausnehmungen axial übergreifende Pendelmasse abwälzt.
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Eine zweite Ausführungsform der Pendellager kann zwischen dem die Pendelmassen einer Pendelmasseneinheit verbindenden Verbindungsmittel wie Mittelteil und einer das Mittelteil aufnehmenden Ausnehmung des Pendelflanschs vorgesehen sein. Hierzu sind an dem Mittelteil nach radial innen gebogene Laufbahnen und an den die Ausnehmung begrenzenden Bereichen des Pendelflanschs nach radial außen gebogene Laufbahnen vorgesehen, die radial übereinander und axial in derselben Ebene angeordnet sind. Auf diesen Laufbahnen wälzt eine Pendelrolle ab, die im Wesentlichen der Materialdicke des Flanschteils entspricht.
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Je nach Ausbildung der Laufbahnen können unterschiedlich ausgebildete Pendelbewegungen der Pendelmassen beziehungsweise der Pendelmasseneinheiten zwischen ihren maximalen Schwingwinkeln entlang einer dadurch vorgegebenen Pendelbahn vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Pendelbahn einer Pendelmasseneinheit mit zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Pendellagern einer Pendelbahn eines an zwei parallelen Fäden aufgehängten Fadenpendels nachgebildet sein. Beispielsweise können die Pendelbahnen von Pendelmassen einer Aufhängung eines Fadenpendels mit nicht parallel, beispielsweise trapezförmig angeordneten Fäden nachgebildet sein, so dass die Pendelmassen während ihrer Pendelbewegung eine teilweise Eigenrotation um ihren Schwerpunkt ausführen.
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Um die Pendellager zu stabilisieren und ein Abheben der Pendelrollen von den Laufbahnen und eine geräuschbedingte Rückkehr an diese beispielsweise bei schnellen Drehmomentwechseln wie Start-Stoppvorgängen der Brennkraftmaschine zu vermeiden, sind axial zwischen den Pendelmassen und dem Pendelflansch an den Pendelmassen aufgenommene Abstandsplatten angeordnet, welche die Pendelmassen nach radial innen abstützen. Da insbesondere in den Endlagen der Pendelbahnen der Pendelmassen bei stark beschleunigtem oder stark verzögertem Pendelflansch ein Abheben der Pendelrollen auftreten kann, kann es vorteilhaft sein, eine reibbedingte Abstützung der Pendelmassen an den Abstandsplatten auf die Endbereiche der Pendelbahn zu begrenzen und im Wesentlichen eine reibungsfreie Pendelbewegung bei den übrigen Schwingwinkeln der Pendelmassen entlang der Pendelbahn zuzulassen.
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Zur Vergrößerung der Wirkflächen der Abstützung können an den Abstandsplatten die Pendelmassen radial innen axial übergreifende Abstützbereiche vorgesehen sein. Die Abstützbereiche können zumindest im Bereich der Endlagen der Pendelbahnen an den Pendelmassen vorgesehen sein und gegenüber den abstützenden Mitteln nur in den Endlagen wirksam sein. Beispielsweise können die Abstandsbereiche nach radial innen elastisch beispielsweise an dem Pendelflansch abgestützt sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers kann zumindest ein die Pendellager mittels der Abstandsplatten gegen die Laufbahnen vorspannendes Federelement vorgesehen sein, welches an dem Pendelflansch aufgenommen, beispielsweise verrastet, verstemmt, verschweißt oder vernietet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das zumindest eine Federelement an einer Vernietung zwischen dem Pendelflansch und der Ausgangsnabe des Ausgangsteils aufgenommen sein.
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Beispielsweise kann beidseitig des Pendelflanschs ein Federelement vorgesehen sein, welches jeweils die auf dieser Seite des Pendelflanschs angeordneten Abstandsplatten nach radial innen elastisch abstützt und damit die Laufbahnen der Pendelmasseneinheiten unter Zwischenlage der Pendelrolle gegen die Laufbahnen des Pendelflanschs radial vorspannt. Hierdurch wird eine symmetrische Abstützung der Pendelmassen ermöglicht. Sollen beispielsweise Bauteile und Fertigungskosten gespart werden, kann lediglich an einer Seite des Pendelflanschs ein die Pendellager vorspannendes Federelement vorgesehen sein. Durch die Verbindung der axial gegenüberliegenden Pendelmassen miteinander werden auch die gegenüberliegenden Abstandsplatten und Pendelmassen radial abgestützt und die Pendelrollen auf ihren Laufbahnen zumindest in den Bereichen der Endlagen gehalten.
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Beispielsweise zur axialen Zentrierung der Pendelmasseneinheiten gegenüber dem Pendelflansch, zur Erhöhung und zur gleichmäßigen Ausbildung eines Reibeingriffs der Federelemente gegenüber den Abstandsplatten und/oder dergleichen kann das zumindest eine Federelement endseitig axial, bevorzugt von dem Pendelflansch weg angewinkelt sein und die Reibflächen der Abstandsplatten können eine komplementäre konische Phase aufweisen.
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Durch die Anwinkelung gebildete Abstützflächen des zumindest einen Federelements gegenüber den Reibflächen können umlaufend geschlossen oder in Umfangsrichtung segmentiert sein. Hierbei können die Abstützflächen des zumindest einen Federelements auf Bereiche der Pendelbahnen der Pendelmassen oder auf Bereiche der Endlagen der Pendelbahnen beschränkt sein. In einer besonders gestalteten Ausführungsform können die Federelemente mit entsprechenden Abstützflächen über den Umfang verteilt als einzelne Federsegmente an dem Pendelflansch aufgenommen sein.
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Das sich über die Pendelbahn der Pendelmassen einstellende Reibmoment zwischen den Abstandsplatten und der Abstützung, beispielsweise des zumindest einen Federelements nach radial innen kann über die Pendelbahnen der Pendelmassen also schwingwinkelabhängig einstellbar ausgebildet sein. Beispielsweise kann im Bereich der Endlagen ein größeres Reibmoment als in einem mittleren Schwingwinkelbereich der Pendelmassen vorgesehen sein. Dieses Reibmoment kann beispielsweise durch entsprechende radiale Verläufe der Abstützflächen des zumindest einen Federelements und/oder der Reibflächen der Abstandsplatten über den Schwingwinkel eingestellt sein. Durch das einstellbare Reibmoment kann ein Abbremsen der Pendelmassen im Bereich von Anschlägen der Pendelassen an den Endlagen vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Diese zeigen:
- 1 den oberen Teil eines um eine Drehachse angeordneten Drehschwingungsdämpfers im Schnitt,
- 2 ein Schnittdetail des Drehschwingungsdämpfers der 1,
- 3 den oberen Teil eines gegenüber dem Drehschwingungsdämpfer der 1 abgeänderten Drehschwingungsdämpfers im Schnitt und
- 4 ein Schnittdetail des Drehschwingungsdämpfers der 3.
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Die 1 zeigt den oberen Teil des um die Drehachse d verdrehbar angeordneten Drehschwingungsdämpfers 1 im Schnitt mit dem Eingangsteil 2 und dem entgegen der Federeinrichtung 4 begrenzt um die Drehachse d verdrehbaren Ausgangsteil 3. Das Eingangsteil 2 enthält das Scheibenteil 5, welches mittels der Befestigungsöffnungen 6 und den beiden flankierend angeordneten Verstärkungsringen 7, 8 mittels nicht dargestellter Befestigungsschrauben mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbindbar ist. Radial außen ist an dem Scheibenteil 5 der Anlasserzahnkranz 9 und der axial umgeformte Ansatz 10 vorgesehen, welcher stirnseitig mit dem Deckelteil 11 unter Bildung der Ringkammer 12 dicht verbunden wie hier verschweißt ist.
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In der Ringkammer 12 ist die Federeinrichtung 4 untergebracht und mittels der Gleitschalen 13 gegen Fliehkrafteinfluss an dem Ansatz 10 radial abgestützt. Die Federeinrichtung 4 enthält die über den Umfang verteilt angeordneten Bogenfedern 14, die an deren Stirnseiten eingangsseitig von nicht einsehbaren Anprägungen im Scheibenteil 5 und im Deckelteil 11 und ausgangsseitig von den Flanschflügeln 16 des Pendelflanschs 15 in Umfangsrichtung beaufschlagt sind, so dass das an dem Eingangsteil 2 anstehende drehschwingungsbehaftete Drehmoment unter Drehschwingungsdämpfung über die Federeinrichtung 4 auf das Ausgangsteil 3 übertragen wird.
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Radial innerhalb der Federeinrichtung 4 ist das Fliehkraftpendel 17 angeordnet, dessen scheibenförmiger Pendelflansch 15 mittels der Vernietung 18 mit der Ausgangsnabe 31 verbunden ist. Beidseitig des Pendelflanschs 15 sind die Pendelmassen 19 über den Umfang verteilt angeordnet. Mittels nicht dargestellter Pendellager sind die Pendelmassen im Fliehkraftfeld des um die Drehachse d drehenden Pendelflanschs 15 entlang einer durch die Pendellager vorgegebenen Pendelbahn zwischen zwei in Umfangsrichtung vorgesehenen Endlagen pendelfähig aufgenommen. Die jeweils axial gegenüberliegenden Pendelmassen 19 sind mittels der Verbindungsmittel 20 wie beispielsweise Ausnehmungen des Pendelflanschs 15 durchgreifender Mittelteile zu den Pendelmasseneinheiten 21 verbunden.
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Zur axialen Beabstandung gegenüber dem Pendelflansch 15 sind zwischen diesem und den Pendelmassen 19 die beispielsweise aus Kunststoff bevorzugt mittels eines Spritzgießverfahrens hergestellten Abstandsplatten 22 angeordnet. Die Abstandsplatten 22 sind radial nach innen mittels der Abstützungen 23 abgestützt, so dass die zwischen den Laufbahnen der Pendelmassen 19 beziehungsweise den Pendelmasseneinheiten 21 und dem Pendelflansch 15 der Pendellager abwälzenden Pendelrollen auf den Laufbahnen gehalten werden und damit keine Anschlaggeräusche entstehen, wenn diese nach dem Abheben wieder an den Laufbahnen und gegebenenfalls an Endanschlägen anschlagen.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Abstandsplatten 22 mit die Pendelmassen radial innen umgreifenden Abstützbereichen 24 versehen, welche zumindest im Bereich der Endlagen der Pendelbahn beziehungsweise an den umfangsseitigen Enden der Pendelmassen 19 vorgesehen sind. Die Abstützbereiche 24 weisen konische, das heißt mit Phasen versehene Reibflächen 25 auf, die von Abstützflächen 27 der Federelemente 26 radial derart vorgespannt sind, dass die Pendelrollen auf den Laufbahnen der Pendellager verbleiben. Die Abstützflächen 27 sind komplementär zu den Reibflächen 25 nach außen erweitert und können zugleich die Abstandsplatten 22 und damit die Pendelmasseneinheiten 21 axial an dem Pendelflansch 15 zentrieren. Die Ringkammer 12 ist radial außerhalb der Vernietung 18 mittels der an dieser aufgenommenen und axial gegen das Deckelteil 11 vorgespannten Tellerfedermembran 28 abgedichtet. Hierbei ist durch Zwischenlage des Reibrings 29 aus Kunststoff eine parallel zur Federeinrichtung wirksame, verdrehwinkelabhängige Reibhysterese geschaltet.
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Radial innerhalb der Vernietung 18 ist die Ringkammer 12 mittels des von der Tellerfedermembran 28 axial vorgespannten und auf dem Verstärkungsring 8 zentrierten Axialdichtrings 30, welcher ebenfalls zur Reibhysterese beiträgt, zwischen dem Scheibenteil 5 und dem Pendelflansch 15 abgedichtet.
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Die 2 zeigt ein Schnittdetail des Drehschwingungsdämpfers 1 der 1 im Bereich der radialen Abstützungen 23 zum radialen Vorspannen der Pendelmassen 19 an den Pendellagern gegenüber dem Pendelflansch 15. Hierzu sind axial zwischen den Pendelmassen 19 und dem Pendelflansch 15 die Abstandsplatten 22 mit ihren radial innen vorgesehenen Abstützbereichen 24 vorgesehen, an deren konischen Reibflächen 25 die komplementär konisch ausgebildeten Abstützflächen 27 der Federelemente 26 die Pendelmassen 19 radial abstützen und insbesondere in den Endlagen deren Pendelbewegung an den Pendellagern vorspannen. Der entstehenden Reibhysterese kann eine schwingwinkelabhängige Reibkennlinie hinterlegt sein, so dass beispielsweise im Bereich der Endlagen die Reibung erhöht und bei mittleren Schwingwinkeln um die Nulllage der Pendelmassen 19 eine geringe Reibung anliegt beziehungsweise vollständig ausgesetzt ist. Die Reibung kann durch eine sich ändernde Vorspannung zwischen den Federelementen 26 und den Abstandsplatten 22 eingestellt sein, indem im Bereich der Endlagen die Abstützflächen 27 radial nach außen und/oder die radiale Erstreckung der Reibflächen 25 nach radial innen erweitert sind. Die im Bereich der Endlagen vergrößerte Reibung kann harte Anschläge der Pendelrollen an Umfangsanschlägen von Ausnehmungen mit den Laufbahnen verhindern, so dass entsprechende Anschlagpuffer kleiner dimensioniert oder weggelassen werden können.
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Die 3 und 4 zeigen den oberen Teil des gegenüber dem Drehschwingungsdämpfer 1 der 1 abgeänderten, um die Drehachse d verdrehbar angeordneten Drehschwingungsdämpfers 1a mit dem Fliehkraftpendel 17a im Schnitt und im Schnittdetail. Im Unterschied zu diesem ist die Abstützung 23a der Pendelmassen 19a mittels eines einzigen Federelements 26a vorgesehen. Das Federelement 26a ist auf der Seite der Tellerfedermembran 28a angeordnet und aneinander anliegend mit dieser an der Vernietung 18a zwischen dem Pendelflansch 15a und der Ausgangsnabe 31a aufgenommen, so dass an den Nietköpfen beziehungsweise Schließköpfen der Niete der Vernietung 18a keine zusätzlichen Verstärkungsscheiben wegen der geringen Materialdicke dieser vorgesehen werden muss.
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Das Federelement 26a spannt an seiner Abstützfläche 27a die Reibflächen 25a der Abstützbereiche 24a der Abstandsplatten 22a nur an einer Seite des Pendelflanschs 15a vor. Durch die Verbindung der axial gegenüberliegenden Pendelmassen 19a mittels der Verbindungsmittel 20a zu Pendelmasseneinheiten 21a sind auch die Pendelmassen 19a auf der gegenüberliegenden Seite des Pendelflanschs 15a abgestützt und die Pendelrollen verbleiben auf den Laufbahnen der Pendellager. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann geeignet, wenn die Pendellager zwischen dem Pendelflansch 15a und den Verbindungsmitteln 20a in einer axialen Ebene und radial übereinander ausgebildet sind, während eine Ausführung der Abstützung 23 entsprechend dem Drehschwingungsdämpfer 1 der 1 und 2 besonders geeignet für Pendellager zwischen den jeweils axial gegenüberliegenden Pendelmassen 19 und dem Pendelflansch 15 geeignet ist.
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Zur Erhöhung der Reibung können die Federelemente 26, 26a der 1 bis 4 anstatt aus Stahl aus Kunststoff hergestellt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 1a
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Eingangsteil
- 3
- Ausgangsteil
- 4
- Federeinrichtung
- 5
- Scheibenteil
- 6
- Befestigungsöffnung
- 7
- Verstärkungsring
- 8
- Verstärkungsring
- 9
- Anlasserzahnkranz
- 10
- Ansatz
- 11
- Deckelteil
- 12
- Ringkammer
- 13
- Gleitschale
- 14
- Bogenfeder
- 15
- Pendelflansch
- 15a
- Pendelflansch
- 16
- Flanschflügel
- 17
- Fliehkraftpendel
- 17a
- Fliehkraftpendel
- 18
- Vernietung
- 18a
- Vernietung
- 19
- Pendelmasse
- 19a
- Pendelmasse
- 20
- Verbindungsmittel
- 20a
- Verbindungsmittel
- 21
- Pendelmasseneinheit
- 21a
- Pendelmasseneinheit
- 22
- Abstandsplatte
- 22a
- Abstandsplatte
- 23
- Abstützung
- 23a
- Abstützung
- 24
- Abstützbereich
- 24a
- Abstützbereich
- 25
- Reibfläche
- 25a
- Reibfläche
- 26
- Federelement
- 26a
- Federelement
- 27
- Abstützfläche
- 27a
- Abstützfläche
- 28
- Tellerfedermembran
- 28a
- Tellerfedermembran
- 29
- Reibring
- 30
- Axialdichtring
- 31
- Ausgangsnabe
- 31a
- Ausgangsnabe
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018108533 A1 [0002]
- DE 102016213305 A1 [0002]
- DE 102015213035 A1 [0002]
