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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung, umfassend einen Sitz mit Haltemitteln für ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug kann ein sogenanntes Industriefahrzeug sein, wobei letzteres z.B. ein Lastkraftwagen, ein Fahrzeug des öffentlichen Verkehrs oder ein landwirtschaftliches Fahrzeug sein kann.
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Genauer gesagt handelt es sich bei der Erfindung um eine Verbesserung der Schwingungsdämpfungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug wie z.B. eine Reibungskupplungsscheibe oder auch ein Zweimassendämpfungsschwungrad. Die Schwingungsdämpfungsvorrichtung wird in der Regel zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnet, um von der Antriebswelle kommende Azyklismen herauszufiltern, so dass die Abtriebswelle(n) frei von diesen Azyklismen ist/sind oder nur geringfügig davon betroffen ist/sind. Bei einem Schaltgetriebe übt ein Kupplungsmechanismus, der am Schwungrad des Motors befestigt ist, auch Trägheitsschwungrad genannt, eine Klemmkraft auf die Reibungskupplungsscheibe aus, um das vom Motor erzeugte Drehmoment zu übertragen.
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Die Reibungskupplungsscheibe besteht traditionell aus ringförmigen Reibbelägen, die an einem Träger befestigt sind, der wiederum an einem Drehmomentübertragungsflansch befestigt ist. Zwei Führungselemente, die auf beiden Seiten des Flanschs angeordnet sind, sind auf einer zentralen Nabe montiert, die fest mit der getriebenen Welle des Getriebes verbunden ist. Schraubendruckfedern sind in Umfangsrichtung zwischen den Führungselementen und dem Flansch angeordnet, wobei die Übertragung des Drehmoments und die Filterung der Motorzyklismen durch sukzessives Zusammendrücken und Entspannen der Federn erfolgt. Um die Kinematik der Schraubendruckfedern innerhalb der Reibungskupplungsscheibe zu verbessern, ist es bekannt, dass zwischen den Federn und den koaxialen Teilen, die von den Führungselementen und dem Flansch gebildet werden, metallische Sitze hinzugefügt werden.
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In dem Dokument
FR 2 732 426 A1 wird eine Reibungskupplungsscheibe mit Metallsitzen zwischen mindestens einem der Federenden einerseits und dem einen und/oder dem anderen der koaxialen Teile andererseits beschrieben. Die Federn und Sitze werden in Aufnahmen aufgenommen, die in den koaxialen Teilen ausgebildet sind. Zu diesem Zweck besteht jeder Metallsitz aus einem Vorderteil, das die Abstützung und/oder Zentrierung des Endes der Feder oder des Federpakets, mit dem es zusammenwirkt, gewährleistet, und einem an das Vorderteil angebauten Rückenteil mit einem vorstehenden Stababschnitt, der eine Schwenkverbindung mit dem einen und/oder dem anderen der koaxialen Teile herstellt. Die Führungselemente und der Flansch umfassen Aushöhlungen mit komplementären Formen zum Stababschnitt des Sitzes. Die Achse des Stababschnitts, die gleichzeitig die Achse der Schwenkverbindung ist, liegt im Wesentlichen in der Ebene des Rückenteils des Sitzes.
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Während des Betriebs kann es jedoch aufgrund der einwirkenden Zentrifugalkräfte zum Herausschleudern der Sitze aus den Vertiefungen kommen. Dieses Auswerfen der Sitze führt zu einem radial nach außen gerichteten Auswerfen des Stababschnitts aus seiner Aufnahme in den koaxialen Teilen, wodurch die Funktion der Schwenkverbindung nicht mehr gewährleistet ist. Dieser Auswurf führt zu einer Abnutzung der Kontakte zwischen jedem Sitz und dem einen und/oder anderen der koaxialen Teile. Außerdem verursacht dieses Ausstoßen der Sitze eine größere Reibung der Federn an einem radial äußeren Teil der Aufnahme der koaxialen Teile, die sie aufnehmen.
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Ein Ziel der Erfindung ist es, Sitze vorzusehen, die während des Betriebs der sie enthaltenden Schwingungsdämpfungsvorrichtung nicht ausgestoßen werden können.
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Die Erfindung soll diese technischen Probleme beheben, indem sie eine verbesserte Schwingungsdämpfungsvorrichtung vorsieht, bei der ein Sitz mit Haltemitteln verwendet wird, und bei der die Kinematik der Federn und der zugehörigen Sitze gesteuert wird, wobei der Verschleiß der Sitze und der zugehörigen Aushöhlungen eliminiert oder zumindest stark begrenzt wird.
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Zu diesem Zweck schlägt die vorliegende Erfindung eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug vor, umfassend:
- - einen Drehmomentübertragungsflansch;
- - zwei Führungselemente, die drehfest miteinander verbunden sind, koaxial entlang einer X-Achse verlaufen und auf beiden Seiten des Drehmomentübertragungsflanschs angeordnet sind;
- - Schraubendruckfedern, die sich auf dem Drehmomentübertragungsflansch und den Führungselementen mittels an den Enden der Federn angeordneten Sitzen abstützen, wobei jeder Sitz umfasst:
- - eine Stirnfläche, die mit den Enden der Federn zusammenwirken kann und einen Rand zur Zentrierung der Federn entlang einer durch die Achse der Federn verlaufenden Y-Achse aufweist,
- - eine Rückenfläche, die eine Ebene P definiert, die an den frontalen Teil angebaut ist, und
- - einen konvex geformten Stababschnitt, der von der Rückenfläche vorsteht und in einer Ebene P', die durch die Y-Achse und senkrecht zur X-Achse verläuft, ein im wesentlichen kreisförmiges Ende mit dem Zentrum C aufweist, wobei der Stababschnitt in konkav geformten Ausnehmungen abgestützt ist, die in den Führungselementen und im Drehmomentübertragungsflansch ausgebildet sind, um eine Schwenkverbindung zu bilden,
wobei die Schwingungsdämpfungsvorrichtung zusätzliche Sitzhaltemittel aufweist, die gemeinsam auf dem Drehmomentübertragungsflansch und dem Sitz ausgebildet sind, wobei die Haltemittel in der Lage sind, den Sitz unter Zentrifugierung innerhalb seiner Aushöhlung zu halten.
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Diese erfindungsgemäße Schwingungsdämpfungsvorrichtung hat den Vorteil, dass sie die Gefahr des Herausschleuderns der Sitze in Phasen mit niedrigem zu übertragenden Drehmoment oder bei hoher Drehzahl durch zusätzliche Haltemittel am Stababschnitt stark begrenzt. Die Sitzhaltemittel begrenzen lediglich die Winkelschwenkung des Sitzes in Bezug auf den Drehmomentübertragungsflansch.
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Die Sitzhaltemittel werden in den Sitz und den Drehmomentübertragungsflansch integriert, ohne die Gesamtform der Schwingungsdämpfungsvorrichtung zu verändern. Die radialen und/oder axialen Abmessungen der Schwingungsdämpfungsvorrichtung bleiben unverändert.
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Vorteilhafterweise umfassen die Sitzhaltemittel eine erste Aushöhlung, die auf dem Sitz ausgebildet ist und durch die Ebene P' verläuft, und eine erste Nase, die auf dem Drehmomentübertragungsflansch ausgebildet ist, wobei die erste Nase mit der ersten Aushöhlung in Kontakt kommt, wenn der Sitz relativ zum Flansch geschwenkt wird. Die erste Nase ist konvex geformt.
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Auf diese Weise bietet die erste Nase zusätzliche Unterstützung für den Sitz, wenn der Sitz relativ zum Flansch geschwenkt wird. Diese zusätzliche Abstützung erfolgt zusätzlich zur Abstützung des Stababschnitts an der Ausnehmung des Flanschs. Die Sitzhaltemittel sind jetzt auf zwei Zonen verteilt, anstatt wie beim herkömmlichen Schwingungsdämpfungssystem nur auf eine Zone. Die Sitzhaltemittel tragen dazu bei, die Haltbarkeit der Schwingungsdämpfungsvorrichtung zu verbessern.
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Vorteilhafterweise weist die erste Nase eine Kontaktfläche auf, die sich auf einer in der ersten Aushöhlung gebildeten komplementären Kontaktfläche abstützen kann.
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Auf diese Weise wird die Kontaktfläche des Sitzes in Bezug auf den Flansch vergrößert. Der Anpressdruck auf die Kontaktflächen wird reduziert, was dazu beiträgt, den Verschleiß an der Schnittstelle des Sitzes mit dem Drehmomentübertragungsflansch zu verringern.
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Die Erfindung kann jedes der nachstehend beschriebenen Merkmale in Kombination oder unabhängig voneinander aufweisen:
- - der Drehmomentübertragungsflansch kann Aufnahmen umfassen, die so angeordnet sind, dass sie die Federn und die Sitze aufnehmen, wobei jede Aufnahme einen radial äußeren Streifen, zwei seitliche Auflageflächen, die die konkav geformten Ausnehmungen aufnehmen, und einen radial inneren Rand aufweist, wobei die seitlichen Auflageflächen jeweils eine erste Nase aufweisen;
- - die erste Nase kann radial nach innen von der Ausnehmung in der seitlichen Auflagefläche angeordnet sein;
- - die Kontaktfläche der ersten Nase kann zum radial inneren Rand der Aufnahme ausgerichtet sein;
- - die erste Aushöhlung im Sitz kann eine konkave Form haben und sich entlang der Y-Achse von der Dorsalseite aus erstrecken;
- - die Kontaktfläche der ersten Nase kann durch einen Radius definiert sein, dessen Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt C des Endes des Stababschnitts zusammenfällt.
- - die komplementäre Kontaktfläche der ersten Aushöhlung kann durch einen Radius definiert sein, dessen Mittelpunkt mit der X-Achse zusammenfällt.
- - der Radius der Kontaktfläche der ersten Nase und der Radius der komplementären Kontaktfläche der ersten Aushöhlung können sich in einem Punkt tangieren.
- - die Sitzhaltemittel können eine zweite Aushöhlung, die auf dem Sitz ausgebildet ist und durch die Ebene P' verläuft, und eine zweite Nase umfassen, die auf dem Drehmomentübertragungsflansch ausgebildet ist, wobei die zweite Nase auf der zweiten Aushöhlung zu liegen kommt, wenn die Schwingungsdämpfungsvorrichtung über einen vorbestimmten Schwellenwert hinaus gedreht wird. Auf diese Weise bietet die zweite Nase eine zusätzliche Stütze für den Sitz, wenn die Schwenkung des Sitzes in Bezug auf den Flansch eine bestimmte Auslenkung erreicht hat. Diese zusätzliche Abstützung ergänzt die Abstützung des Stababschnitts an der Ausnehmung des Flanschs und die Abstützung der ersten Nase an der ersten Aushöhlung. Die Sitzhaltemittel sind jetzt auf drei Zonen verteilt, anstatt nur auf eine Zone im herkömmlichen Schwingungsdämpfungssystem. Die Sitzhaltemittel tragen dazu bei, die Haltbarkeit des Schwingungsdämpfungssystems zu verbessern.
- - der vorgegebene Schwellenwert kann größer oder gleich 1500 U/min sein, insbesondere bei einem Industriefahrzeug.
- - der vorgegebene Schwellenwert kann größer oder gleich 4000 U/min sein, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug.
- - die zweite Nase kann an der seitlichen Lagerfläche der Aufnahme ausgebildet werden, wobei die zweite Nase radial außerhalb der Ausnehmung der seitlichen Lagerfläche angeordnet ist. Vorzugsweise ist die zweite Nase konvex geformt.
- - die zweite Nase kann eine Kontaktfläche aufweisen, die geeignet ist, mit einer in der zweiten Aushöhlung ausgebildeten komplementären Kontaktfläche in Berührung zu kommen, wobei diese Kontaktfläche in der Verlängerung einer der Flächen der Aushöhlung der Aufnahme angeordnet ist;
- - Die erste Aushöhlung und die zweite Aushöhlung des Sitzes können an den Stababschnitt angrenzen;
- - der Stababschnitt kann im Querschnitt in der Ebene P' eine prismatische Form mit mindestens zwei im wesentlichen ebenen Seiten haben, die sich in Richtung zu der Rückseite hin voneinander weg erstrecken, wobei die beiden Seiten des Stababschnitts in der Verlängerung der ersten Aushöhlung und der zweiten Aushöhlung liegen;
- - die beiden Seiten des Stababschnitts können in einem Winkel µ zwischen 1 und 20 Grad geneigt sein
- - Eine der beiden Seiten des Stababschnitts kann an die komplementäre Kontaktfläche der zweiten Aushöhlung angrenzen. Auf diese Weise wird die Kontaktfläche des Sitzes zum Flansch vergrößert. Der Anpressdruck auf die Kontaktflächen wird reduziert, was dazu beiträgt, den Verschleiß an der Schnittstelle des Sitzes mit dem Drehmomentübertragungsflansch zu verringern.
- - die seitliche Auflagefläche kann eine erste Kante und eine zweite Kante aufweisen, die geeignet sind, mit der Rückenfläche des Sitzes in Stoßkontakt zu kommen, wenn die Schwenkverbindung ausgeführt wird, wobei die beiden Kanten nicht parallel zueinander verlaufen und die erste Nase an die erste Kante angrenzt. Auf diese Weise wird die Auslenkung des Sitzes in Bezug auf den Drehmomentübertragungsflansch erleichtert und gleichzeitig die Kontaktfläche des Stababschnitts mit der Aushöhlung vergrößert.
- - die erste Kante und die zweite Kante können flache Kanten sein;
- - die Achse des Stababschnitts, die durch den Mittelpunkt C des Stababschnitts verläuft, kann sich um einen vorbestimmten Abstand d, der im Wesentlichen ungleich Null ist, von der Ebene P erstrecken. Auf diese Weise wird die Kontaktfläche des Stababschnitts mit der Aushöhlung vergrößert.
- - die Schwingungsdämpfungsvorrichtung kann eine ersten Trägheitsmasse umfassen, wobei die erste Trägheitsmasse an einem der Führungselemente angebracht oder befestigt wird ;
- - die Schwingungsdämpfungsvorrichtung kann eine zweite Trägheitsmasse umfassen, wobei die zweite Trägheitsmasse an dem Drehmomentübertragungsflansch befestigt wird;
- - die Schwingungsdämpfungsvorrichtung kann eine zweite Trägheitsmasse umfassen, wobei die zweite Trägheitsmasse direkt oder indirekt am Drehmomentübertragungsflansch befestigt ist;
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Vorteilhafterweise, aber optional, kann der Sitz mindestens eines der folgenden Merkmale aufweisen:
- - der Stababschnitt kann eine abgerundete Oberfläche haben, die einen Scheitelpunkt des Stababschnitts bildet;
- - der Stababschnitt kann eine Ausrundung mit der Rückenfläche des Sitzes aufweisen;
- - der Sitz kann mindestens eine von der Stirnfläche vorstehende Stufe aufweisen, die mit dem Ende der Federn zusammenwirken kann, wobei die Stufe den Zentrierflansch umfasst;
- - Der Federsitz kann durch Gießen eines Metall- oder Kunststoffmaterials mit Hilfe der Druckpulvertechnologie hergestellt werden;
- - der Federsitz kann durch Formgebung eines Metalls oder eines Kunststoffs entsprechend der Herstellungstechnologie der Materialzugabe erhalten werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Reibungskupplungsscheibe, umfassend eine mit Reibbelägen ausgestattete Reibscheibe und eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung mit einigen oder allen der oben genannten Eigenschaften, wobei die Reibscheibe an einem der Führungselemente oder am Drehmomentübertragungsflansch befestigt ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Zweimassendämpfungsschwungrad, umfassend eine erste Trägheitsmasse und eine zweite Trägheitsmasse, die koaxial entlang einer X-Achse angeordnet sind, eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung, die alle oder einige der oben genannten Merkmale aufweist, wobei die erste Trägheitsmasse von den Führungselementen und die zweite Trägheitsmasse vom Drehmomentübertragungsflansch getragen wird.
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Die Erfindung wird besser verstanden, wenn man die folgende Beschreibung liest, die nur als Beispiel gegeben und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, in denen:
- 1 ist eine isometrische Ansicht einer Reibungskupplungsscheibe mit einer Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsart der Erfindung;
- 2 ist eine Schnittdarstellung der Reibungskupplungsscheibe nach der ersten Ausführungsart der Erfindung in 1;
- 3 ist eine Isometrie eines Sitzes der Reibungskupplungsscheibe nach der ersten Ausführungsart der Erfindung in 1;
- 4 ist ein Schnitt durch die Schwingungsdämpfungsvorrichtung in Ruhestellung nach der ersten Ausführungsart der Erfindung von 1;
- 5 ist ein Schnitt durch die Schwingungsdämpfungsvorrichtung in Ruhestellung nach der ersten Ausführungsart der Erfindung von 1;
- 6 ist ein Schnitt durch die Schwingungsdämpfungsvorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsart der Erfindung in 1, die mit einem mittleren Drehmoment und einer Drehzahl beaufschlagt wird;
- 7 ist ein Schnitt durch die Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsart der Erfindung in 1, die einem maximalen Drehmomentwert ausgesetzt ist.
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Im weiteren Verlauf der Beschreibung und der Patentansprüche sind die Begriffe „vorwärts“ oder „rückwärts“ ohne Einschränkung und zum leichteren Verständnis zu verwenden, abhängig von der Richtung in Bezug auf eine axiale Ausrichtung, die durch die Hauptdrehachse der Achse O des Kraftfahrzeuggetriebes bestimmt wird, und den Begriffen „innere/innen“ oder „äußere/außen“ in Bezug auf die Achse O und in einer radialen Ausrichtung, die orthogonal zu dieser axialen Ausrichtung ist.
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1 zeigt eine Reibungskupplungsscheibe 100 mit der Schwingungsdämpfungsvorrichtung 1 nach einer ersten Ausführungsart der Erfindung.
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Die Reibungskupplungsscheibe 100 mit einer Drehachse X umfasst eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung 1, in der ein Drehmomentübertragungsflansch 2, Führungselemente 3 und Schraubendruckfedern 4 konventionell angeordnet sind. Die Reibungskupplungsscheibe stellt in diesem Fall eine sogenannte „symmetrische“ Architektur dar und umfasst eine Reibscheibe 6, die an dem Drehmomentübertragungsflansch 2 befestigt ist. Die Reibscheibe 6 ist mit Reibbelägen 7 ausgestattet, die um den Umfang des Drehmomentübertragungsflanschs 3 entlang der X-Achse verteilt sind und auf einer Druckplatte eines Kupplungsmechanismus reiben können. Die beiden Führungselemente 3, die auch als Führungsscheiben 3 bezeichnet werden, sind auf beiden Seiten des Drehmomentübertragungsflanschs 2 angeordnet, wobei die Schraubendruckfedern 4 in zwischengefügten Aufnahmen eingeschlossen sind.
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Ein am Schwungrad befestigter Kupplungsmechanismus (nicht abgebildet) übt eine Klemmkraft auf die Reibungskupplungsscheibe 1 aus, um das vom Motor erzeugte Drehmoment auf das Getriebe zu übertragen.
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Das Motordrehmoment gelangt über die Reibungskupplungsscheibe 6 in die Reibungskupplungsscheibe und tritt über eine zentrale Nabe 5 zwischen den beiden Führungsscheiben 3 aus. Die zentrale Nabe 5 ist durch Nieten 8 mit den Führungsscheiben 3 verbunden. Die zentrale Nabe 5 ist mit einem Vordämpfer verbunden, insbesondere über einen Nabenkörper 9. Der Nabenkörper 9 ist auf der Abtriebswelle des Getriebes (nicht abgebildet) montiert und überträgt das Antriebsdrehmoment über eine an seiner Innenbohrung ausgebildete Verzahnung.
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Die koaxialen Teile 2 und 3 sind gegen Dämpfungsmittel gegeneinander verdrehbar gelagert, hier umfassend Schraubendruckfedern 4 sowie Schnittstellenmittel 10 zu den beiden koaxialen Teilen 2 und 3. Genauer gesagt umfassen die Kopplungsmittel zum einen Federsitze 10, die an den Enden der Federn 4 angeordnet sind, und zum anderen Ausnehmungen 30, die in den Führungselementen 3 und im Drehmomentübertragungsflansch 2 ausgebildet sind. Die Federsitze 10 sind in der Lage, mit den in den Führungselementen 3 und/oder in dem Flansch 2 ausgebildeten Ausnehmungen 30 in einer Schwenkverbindung zusammenzuwirken.
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Es wird nun die Anordnung der oben genannten Verbindungsmittel, einschließlich des Federsitzes 10, nach einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung unter Bezugnahme auf die bis ausführlicher beschrieben.
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Der Sitz 10 umfasst eine kreisförmige Scheibe, die im Verhältnis zu ihrem Durchmesser eine geringe Dicke aufweist und zwei Seiten hat: eine Vorderseite 12, die mit einem Ende der Schraubendruckfedern 4 zusammenwirken kann, und eine Rückseite 11, die sich auf der anderen Seite der kreisförmigen Scheibe an die Vorderseite 12 angeschlossen ist.
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Um eine korrekte relative Positionierung des Endes der Federn 4 auf dem Sitz 10 zu gewährleisten, hat die Stirnfläche 12 einen Zentrierrand 14, der sich von dieser Stirnfläche 12 aus erstreckt. Der Zentrierrand 14 ist kreisförmig um eine durch die Federachse laufende Achse Y und gewährleistet die Zentrierung der äußeren und inneren Federn.
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Die Rückenfläche 11 definiert eine Ebene P, die sogenannte Sitzebene 10, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Y-Achse der Kreisscheibe verläuft.
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Der Sitz 10 hat auch einen Stababschnitt 13, der von der Rückenfläche 11 entlang der Ebene P vorspringt. Der Stababschnitt 13 hat eine konvexe Form, die von der Rückenfläche 11 vorsteht. Der Stababschnitt 13 hat in einer Ebene P', die durch die Y-Achse und senkrecht zur X-Achse verläuft, ein im wesentlichen kreisförmiges Ende mit einem Mittelpunkt C.
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Im Allgemeinen hat der Querschnitt von Stab 13 eine prismatische Form, dessen Basis auf der Rückenfläche 11 aufliegt, im Wesentlichen in der Ebene P, und dessen Spitze abgerundet ist. Die Spitze hat eine Fläche 16 mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt mit Zentrum C und Radius R. Das Zentrum C befindet sich in einem Abstand d von der Ebene P. In dem gezeigten Beispiel hat der Abstand d einen Wert, der im Wesentlichen ungleich Null ist. Dann umfassen die beiden Seiten 15 der prismatischen Form jeweils eine quasi-planare Fläche, die im Schnitt eine Breite L hat. Die beiden Seiten 15 der prismatischen Form sind nicht parallel zueinander, sie bewegen sich in Richtung zu der Basis der prismatischen Form voneinander weg, um einen Winkel µ zu bilden. Die beiden Seiten 15 des Stababschnitts sind in einem Winkel µ zwischen 1 und 20 Grad geneigt. Schließlich wird die Verbindung zwischen jeder Seite 15 und der Rückenfläche 11 durch eine Ausrundung 18 mit einem Radius hergestellt.
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Der Federsitz 10 hat auch zwei vorstehende Haltestäbe 17 auf der Rückenfläche 11, die auf beiden Seiten der Ebene P' verteilt sind. Die Haltestäbe 17 sind axial in einem etwas größeren Abstand voneinander angeordnet als der Drehmomentübertragungsflansch 2 und erstrecken sich parallel zu dieser Ebene P' auf der Höhe des Sitzes. Der Flansch 2 ist zwischen den Haltestäben 17 angeordnet. Auf diese Weise wird der Federsitz 10 axial in Bezug auf den Flansch 2 positioniert.
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Wie in 4 schematisch von der Ebene P' aus dargestellt, eignen sich die Rückseite 11 und der Stababschnitt 13 zur Aufnahme in einer dafür vorgesehenen Aufnahme 20 in den Führungselementen 3 und dem Drehmomentübertragungsflansch 2. Die Aufnahme 20 des Drehmomentübertragungsflanschs 2 hat eine geschlossene Kontur, ebenso wie die Aufnahme 20 der Führungselemente 3. Jede der Aufnahmen 20 umfasst einem radial äußeren Streifen 21, zwei seitlichen Auflageflächen 22, die die konkaven Ausnehmungen 30 aufnehmen, und einem radial inneren Rand 24. Der radial innere Rand 24 wird durch den zentralen Teil des Drehmomentübertragungsflansches 2 gebildet.
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Im Allgemeinen ist die Aufnahme 20 im Wesentlichen komplementär zu dem oben beschriebenen Teil des Sitzes, mit dem es zum Zusammenarbeiten gebracht wird. Zu diesem Zweck weist die seitliche Auflagefläche 22 in der Ebene P' eine Ausnehmung 30 auf, deren konkaver Boden eine Fläche 31 mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt und zwei im Wesentlichen nicht parallele, quasiebene Seitenwände 32, 33 aufweist. Somit hat die Ausnehmung 30 eine prismatische Form, die im Wesentlichen komplementär zur prismatischen Form des zuvor beschriebenen Stababschnitts 13 ist, der in der genannten Ausnehmung 30 aufgenommen werden kann. So können die Aufnahme 20 und der Sitz 10 erfindungsgemäß eine Schwenkverbindung bilden, deren Funktionsweise etwas weiter unten beschrieben wird.
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Auf beiden Seiten der Ausnehmung 30 hat die seitliche Auflagefläche 22 eine erste Innenkante 221 und eine zweite Außenkante 222, die beide im Wesentlichen plan sind. Die erste Innenkante 221 dient als Anschlag für Sitz 10, wenn die Schwenkverbindung betätigt wird. Dies liegt daran, dass die Rückenfläche 11 bei Betätigung der Schwenkverbindung auf der ersten Innenkante 221 aufliegen kann. Die beiden Kanten 221 und 222 sind nicht parallel zueinander.
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Nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Schwingungsdämpfungsvorrichtung auch zusätzliche Mittel zum Festhalten des Sitzes, die es ermöglichen, den Sitz unter Zentrifugierung in seiner Ausnehmung 30 zu halten. Die Sitzhaltemittel 40 sind gemeinsam auf dem Drehmomentübertragungsflansch und dem Sitz ausgebildet. Die Sitzhaltemittel 40 sind von dem Stababschnitt 13 und der Ausnehmung 30 getrennt.
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Die Sitzhaltemittel 40 sind in die Formen des Sitzes auf der Rückenfläche 11 und in die Formen des Drehmomentübertragungsflanschs 2 auf der seitlichen Auflagefläche 22 integriert. Wie in der Ebene P' von 4 dargestellt, umfassen die Sitzhaltemittel 40 eine ersten Aushöhlung 41, die am Sitz 10 ausgebildet ist, und eine erste Nase 42, die am Drehmomentflansch 2 ausgebildet ist. Die erste Nase 42 ist in Anlage auf der ersten Aushöhlung 41, wenn der Sitz relativ zum Flansch geschwenkt wird. Diese zusätzliche Abstützung ergänzt die Abstützung des Stababschnitts 13 in der Ausnehmung 30 des Flanschs und ermöglicht so eine bessere Verteilung der Kräfte zwischen dem Sitz und der seitlichen Auflagefläche 22.
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Über eine Kontaktfläche 421 wird die erste Nase 42 von einer zusätzlichen Kontaktfläche 411 gestützt, die in der ersten Aushöhlung 41 ausgebildet ist. Die Kontaktflächen 421, 411 der ersten Nase und der ersten Aushöhlung sind komplementär und kreisförmig. Die Kontaktfläche 421 der ersten Nase 42 wird durch einen Radius R42 definiert, dessen Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt C des Endes des Stababschnitts 13 übereinstimmt. Die komplementäre Kontaktfläche 411 der ersten Aushöhlung 41 ist durch einen Radius R41 definiert, dessen Mittelpunkt mit der Drehachse X der Schwingungsdämpfungsvorrichtung zusammenfällt. Die Radien R41 und R42 sind in einem Punkt tangential, d.h. die Kontaktflächen sind so geformt, dass sie nicht miteinander interferieren.
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Die erste Nase 42 befindet sich radial innerhalb der Ausnehmung 30 der seitlichen Lagerfläche 22. Die Kontaktfläche 421 der ersten Nase 42 ist auf die radial innere Kante 24 der Aufnahme 20 ausgerichtet.
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Die Kontaktflächen 421, 411 der ersten Nase und der ersten Aushöhlung berühren sich während des Schwenkens des Sitzes in Bezug auf die Ausnehmung 30, ohne das Lösen des Sitzes vom Drehmomentübertragungsflansch 2 oder den Führungselementen während der Bewegung der koaxialen Teile 2 und 3 zu behindern. Beim Zentrifugieren der Feder 4 stützt die Kontaktfläche 421 zusätzlich zur Ausnehmung 30 den Sitz 10 ab.
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Die erste Aushöhlung 41 des Sitzes ist konkav geformt und erstreckt sich entlang der Y-Achse von der Rückseite 11 aus. Die erste Aushöhlung 41 grenzt an den Stababschnitt 13 des Sitzes 10.
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Ebenfalls nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfassen die Sitzhaltemittel 40 auch eine zweite Aushöhlung 51, die auf dem Sitz 10 ausgebildet ist, und eine zweite Nase 52, die auf dem Drehmomentübertragungsflansch ausgebildet ist. Im Gegensatz zur ersten Nase 42 kommt die zweite Nase 52 erst dann mit der zweiten Kavität 52 in Kontakt, wenn die Rotation der Schwingungsdämpfungsvorrichtung einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat. Dieser Schwellenwert liegt in diesem Fall bei etwa 1500 U/min.
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Auf diese Weise bietet die zweite Nase 52 eine zusätzliche Stütze für den Sitz, wenn die Schwenkung des Sitzes relativ zum Flansch eine bestimmte Winkelauslenkung erreicht hat.
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Die zweite Nase 52 ist an der seitlichen Auflagefläche 22 der Aufnahme 20 ausgebildet, die zweite Nase 52 befindet sich radial außerhalb der Ausnehmung 30 der seitlichen Auflagefläche.
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Wie in 5 dargestellt, hat die zweite Nase 52 eine Kontaktfläche 521, die angepasst ist, um mit einer komplementären Kontaktfläche 511, die in der zweiten Aushöhlung 51 ausgebildet ist, in Kontakt zu kommen. Vorteilhafterweise befindet sich die Kontaktfläche 521 in der Verlängerung der Oberseite 32 der Ausnehmung 30 der Aufnahme 20. Die Kontaktfläche 521 und die Fläche 32 sind so zusammengeführt, dass sie ein und dieselbe Fläche bilden.
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Um die Kompaktheit des Sitzes 10 zu gewährleisten, grenzen die erste Aushöhlung 41 und die zweite Aushöhlung 51 des Sitzes an den Stababschnitt 13 an. Wie oben beschrieben, hat der Stababschnitt 13 im Querschnitt in der P'-Ebene eine prismatische Form, wobei die beiden Seiten 15 im Wesentlichen flach sind und sich in Richtung zu der Rückenfläche voneinander weg bewegen. Die beiden Seiten 15 des Stababschnitts 13 liegen in der Verlängerung der ersten Aushöhlung 41 und der zweiten Aushöhlung 51. Somit grenzt eine der beiden Seiten 15 des Stababschnitts 13 an die komplementäre Kontaktfläche 511 der zweiten Aushöhlung 51 an.
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Es wird nun die Funktionsweise der bevorzugten Ausführungsart der Erfindung anhand der , und beschrieben.
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4 zeigt den Zustand der erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungsvorrichtung 1 im Ruhezustand oder den Zustand der gleichen Vorrichtung ohne Winkelverschiebung zwischen den Führungselementen 3 und dem Drehmomentübertragungsflansch 2 und ohne auf die Federn wirkende Fliehkraft.
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In 4 ist die Aufnahme 20 spiegelsymmetrisch zu einer Mittellinie, die die vertikale Achse durch X ist.
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In der Aufnahme 20 stützen sich die Federn 4 und der Sitz 10 auf der seitlichen Auflagefläche 22 ab, insbesondere in der Ausnehmung 30. Es ist zu beachten, dass in dieser Position die Rückenfläche 11 des Sitzes 10 an der zugehörigen ersten Innenkante 221 der seitlichen Auflagefläche 22 anliegt. Die Kontaktfläche 421 der ersten Nase 42 und die komplementäre Kontaktfläche 411 der ersten Aushöhlung 41 sind tangential. In dieser Ruheposition sind die Sitzhaltemittel 40 nicht in Aktion.
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6 zeigt einen Zustand der Schwingungsdämpfungsvorrichtung, in dem die Winkelverlagerung zwischen den Führungselementen 3 und dem Drehmomentübertragungsflansch 2 in der Mitte des Wegs liegt. Auch wird auf die Federn eine Zentrifugalkraft ausgeübt.
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In dieser Konfiguration werden die Sitze 10 in ihrer jeweiligen Ausnehmung 30 geschwenkt. Die Sitze werden bei dieser Schwenkung durch die Verformung der Federn 4 mitgenommen, denen sie unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften unterworfen sind. Einer der Sitze stützt sich nun auf dem Drehmomentübertragungsflansch 2 und der andere Sitz 10 auf dem Führungselement 3 ab.
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Im Falle des Sitzes 10 in Kontakt mit dem Drehmomentflansch 2 ist die Kontaktfläche 421 der ersten Nase 42 in Kontakt mit der komplementären Kontaktfläche 411 der ersten Aushöhlung. Diese zusätzliche Abstützung begrenzt den Verschleiß an der Abstützung des Stababschnitts 13 in der Ausnehmung 30. Für den Sitz 10 in Kontakt mit dem Führungselement 3 ist die komplementäre Kontaktfläche 411 der ersten Aushöhlung völlig frei vom Drehmomentübertragungsflansch 2.
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Vergrößert sich die Auslenkung zwischen den Führungselementen 3 und dem Drehmomentflansch 2, so liegt die Kontaktfläche 421 der ersten Nase 42 immer in Kontakt mit der komplementären Kontaktfläche 411 der ersten Aushöhlung 41. In dieser Schwenkphase beginnt das Ende des Stababschnitts 13 über den Teil 31 der Ausnehmung 30 zu rollen, bis die Oberseite 15 der Ausnehmung 30 auf der Kontaktfläche 521 der zweiten Nase 52 zu liegen kommt. Der Stababschnitt 13 ist immer noch in der zugehörigen Ausnehmung 30 untergebracht. Der Sitz 10 wird nicht aus seiner Ausnehmung 30 herausgeschleudert.
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Diese erfindungsgemäße Schwingungsdämpfungsvorrichtung hat den Vorteil, dass sie die Gefahr des Herausschleuderns der Sitze in Phasen mit niedrigem zu übertragendem Drehmoment oder bei hohen Drehzahlen durch das Vorhandensein zusätzlicher Haltemittel zum Stababschnitt stark begrenzt. Die Sitzhaltemittel 40 begrenzen nur die Winkelschwenkung des Sitzes in Bezug auf den Drehmomentübertragungsflansch.
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7 zeigt einen Zustand der Schwingungsdämpfungsvorrichtung, in dem die Winkelverlagerung zwischen den Führungselementen 3 und dem Drehmomentübertragungsflansch 2 maximal ist. Auch wird eine Zentrifugalkraft auf die Federn ausgeübt. Beispielsweise ist die Drehzahl des Schwingungsdämpfungssystems bei einem Lastkraftwagen größer als 1500 U/min.
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In 7 schwenkt der Sitz 10 weiterhin in der Ausnehmung 30 des Führungselements 3, während der Sitz in der Ausnehmung 30 des Drehmomentübertragungsflanschs 2 am Schwenken gehindert wird. Die Federn 4 befinden sich jetzt in einem Zustand maximaler Kompression. Die Stirnflächen 12 der Sitze sind nun ungefähr parallel. Die Sitze 10 werden nicht aus ihren jeweiligen Vertiefungen herausgeschleudert.
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In einer Variante der Erfindung kann der Federsitz 10 durch spanabhebende Bearbeitung, Schmieden, Stanzen, Metall- oder Kunststoffformen, Technologie des gepressten Pulvers oder durch Materialzugabetechnik hergestellt werden.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das erste Ausführungsbeispiel der eben beschriebenen Erfindung. Nach einem anderen Aspekt der Erfindung kann die schwingungsdämpfende Anordnung in Form eines Zweimassendämpfungsschwungrades ausgeführt sein.
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In diesem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Zweimassendämpfungsschwungrad ein erstes Schwungrad, auch Primärschwungrad genannt, das als Drehmoment-Eingangselement der Schwingungsdämpfungsanordnung dient, und ein zweites Schwungrad, auch Sekundärschwungrad genannt, das als Drehmoment-Ausgangselement der Schwingungsdämpfungsanordnung dient. Die beiden primären und sekundären Schwungräder sind koaxial zueinander um eine Drehachse X des Zweimassendämpfungsschwungrades montiert.
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Bei dieser Schwingungsdämpfungsvorrichtung ist die erste Schwungmasse an einem der Führungselemente und die zweite Schwungmasse an dem Drehmomentübertragungsflansch befestigt. Zum Beispiel sind die beiden primären und sekundären Schwungräder so montiert, dass sie sich gegen Schraubendruckfedern und Schnittstellenmittel 10 mit den beiden Schwungrädern relativ zueinander drehen können. Genauer gesagt umfassen die Schnittstellenmittel einerseits Federsitze, die an den Enden der Federn angebracht sind, und andererseits Führungselemente, die einen sekundären Flansch einrahmen. In diesem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung nimmt der Sitz alle Merkmale auf, die in der ersten Ausführungsart der Erfindung dargestellt wurden.
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Die Schwingungsdämpfungsvorrichtung 1 kann auch in die Übertragung eines so genannten „Hybrid“-Kraftfahrzeugs integriert werden, das einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfasst. Bei dieser „Hybrid“-Übertragung ist der Drehmoment-Eingang der Schwingungsdämpfungsvorrichtung 1 dem Verbrennungsmotor nachgeschaltet und der Drehmoment-Ausgang der Schwingungsdämpfungsvorrichtung 1 ist direkt oder indirekt drehfest mit dem Rotor des Elektromotors verbunden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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