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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer zur Drehschwingungsdämpfung in einem um eine Drehachse Ad drehbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Primärmasse, einer relativ zur Primärmasse begrenzt verdrehbaren Sekundärmasse, einem zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse einsitzenden und in einer Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse Ad sich ersteckenden und in einem Federkanal einsitzenden Energiespeicherelement, einem in axialer Richtung zwischen der Sekundärmasse und der Primärmasse wirkendes und in einer Umfangsrichtung sich erstreckendes Reibelement.
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Drehschwingungsdämpfer werden gemeinhin auch als Zweimassenschwungrad bezeichnet. Der Antriebsstrang, in dem ein solcher Drehschwingungsdämpfer verbaut sein kann, wird über einen Verbrennungsmotor angetrieben. Bei jedem Motorstart wird eine Resonanzfrequenz durchlaufen, die sich prinzipbedingt zwischen der angetriebenen Primärmasse und der abtreibenden Sekundärmasse und deren relativen Verdrehbarkeit zueinander einstellt. Um diese Resonanzfrequenz zu dämpfen und somit ein möglichst schnelles Starten des Motors zu ermöglichen, wird ein während der relativen Drehung zwischen Primärmasse und Sekundärmasse wirkenden Grundreibmoment konstruktiv vorgesehen. In der Regel wird ein von einer Tellerfedermembran beaufschlagter Reibring vorgesehen, wie beispielsweise in der
DE 10 2014 209 902 A1 beschrieben. Das Grundreibmoment, das über eine derartige, überwiegend trockene Kunststoff-Stahl-Reibstelle bereitgestellt wird, unterliegt allerdings über die Lebensdauer des Drehschwingungsdämpfers einer merklichen Streuung des Reibwertes, was schließlich zu den ungewollten Geräuschproblemen beim Starten führen kann. Zudem kann es durch eine zu schwach gedämpfte Relativverdrehung zwischen den beiden Massen beim Durchlaufen der Resonanzfrequenz zu einem Ablegen eines Fehlers in dem Onboarddiagnose-System (ODB) kommen, was im schlimmsten Fall dazu führt, dass die Steuerung des Verbrennungsmotors in ein Notlaufprogramm fällt.
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Die Einstellung des Grundreibmoments, wie sie in der
DE 10 2014 209 902 A1 beschrieben ist, kann aber auch bei den neuerdings vermehrt eingesetzten Starter-Generatoren zum Starten des Verbrennungsmotors zu Problemen führen. Starter-Generatoren ermöglichen ein besseres, insbesondere schnelleres, Starten eines Verbrennungsmotors. Hiermit geht ein deutlich geringerer relativer Verdrehwinkel von Primärmasse und Sekundärmasse zueinander einher. Dies führt dazu, dass die überwiegend trockene Kunststoff-Stahl-Reibstelle noch weniger durch die im Bereich des Energiespeicherelements gehaltene Fettfüllung benetzt wird, wie dies jedenfalls bei einem konventionellen Ritzelstart in einem gewissen Maße unmittelbar während jedes Startens erfolgt. Infolge der weiter reduzierten Schmierung der Reibstelle beim Starten mit Starter-Generatoren können nochmals deutlich höhere Reibwerte an der Reibstelle auftreten, was zu den beschriebenen Problemen führt. Es besteht ein ständiges Bedürfnis diese Reibstelle in einem Drehschwingungsdämpfer im Hinblick auf den wirksamen Reibwert zu verbessern.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die es ermöglichen den Reibwert der Reibstelle konstanter auszulegen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt 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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Eine Ausführungsform betrifft einen Drehschwingungsdämpfer zur Drehschwingungsdämpfung in einem um eine Drehachse Ad drehbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Primärmasse, einer relativ zur Primärmasse begrenzt verdrehbaren Sekundärmasse, einem zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse einsitzenden und in einer Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse Ad sich ersteckenden und in einem Federkanal einsitzenden Energiespeicherelement, einem in axialer Richtung zwischen der Sekundärmasse und der Primärmasse wirkendes und in einer Umfangsrichtung sich erstreckendes Reibelement, wobei das Reibelement axial benachbart zu dem Federkanal angeordnet ist.
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Die Primärmasse und die über das Energiespeicherelement angebundene Sekundärmasse bilden ein Zweimassenschwungrad aus, mit dem Drehschwingungen, die durch den Betrieb eines Antriebsmotors induziert sein können, gedämpft werden. Da das Energiespeicherelement auf einem vergleichsweise großen Radius angeordnet werden kann, kann das Zweimassenschwungrad eine hohe Dämpfungswirkung für diese Drehschwingungen bereitstellen. Bei dem Zweimassenschwungrad ist im Radiusbereich des Energiespeicherelements ein im Wesentlichen kreiszylindrischer Bauraum vorgesehen. Dieser Bauraum kann als Bogenfederkanal bezeichnet werden. Die Sekundärmasse, insbesondere ein an dem Energiespeicherelement tangential anschlagbarer Ausgangsflansch, kann in radialer Richtung einen abgekröpften Verlauf aufweisen. Es ist möglich an der von der Primärmasse wegweisenden, insbesondere getriebeseitigen Axialseite des Drehschwingungsdämpfers einen im Wesentlichen angeschrägten, beispielsweise V-förmigen Verlauf, vorzusehen, so dass der Drehschwingungsdämpfer radial außen eine deutlich größere axiale Erstreckung als radial innen aufweisen kann. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass ein im Drehmomentfluss nachfolgendes Bauteil im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise ein Kraftfahrzeuggetriebe, in der Regel radial innen mehr Bauraum als radial außen benötigt. Dadurch ist es möglich, dass der Drehschwingungsdämpfer dieses Bauteil radial außen etwas umgreifen kann, wodurch ansonsten freier Bauraum für den Drehschwingungsdämpfer genutzt werden kann.
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Das bevorzugt als Bogenfeder ausgestaltete Energiespeicherelement kann als Bogenfederanordnung ausgeführt sein. Die Bogenfederanordnung kann mehrere Bogenfedern umfassen. Die Primärmasse kann zum Einleiten eines Drehmoments ausgebildet sein, wobei die Primärmasse insbesondere als Schwungscheibe ausgebildet mit einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors verbunden werden kann. Die Sekundärmasse kann zum Ausleiten bzw. Weiterleiten eines Drehmoments beispielsweise an ein Kraftfahrzeuggetriebe ausgeführt sein. Der Drehschwingungsdämpfer kann somit in einem Antriebsstrang zwischen dem Kraftfahrzeugmotor und dem Kraftfahrzeuggetriebe angeordnet sein, wobei es sich bevorzugt um ein Schaltgetriebe handelt, welches zum bedarfsweisen Schalten oder Unterbrechen des Kraftflusses eingangsseitig eine Kupplungsanordnung umfassen kann.
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Bei der vorgeschlagenen Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers ist die Reibstelle deutlich nach radial außen verschoben. Hierdurch ist es in einer konkreten Ausgestaltung möglich, dass das Reibelement in einer Fettfüllung eines das Energiespeicherelement aufnehmenden Federkanals liegt. Insbesondere handelt es sich bei der Fettfüllung um eine Dauerfüllung, die zudem infolge der hohen Viskosität des Fettes sehr form- und positionsstabil ist. Indem das Reibelement bzw. die Reibstelle permanent im Fett läuft, ergibt sich eine deutliche Reduzierung von Reibwertschwankungen und damit eine Reduzierung der Grundhysterese-Toleranz. Da von der bestehenden Fettfüllung nur ein äußerst kleiner Teil auf die Schmierung der nunmehr radial außen angeordneten Reibstelle entfällt, muss die Fettmenge nicht zwingend erhöht werden. Es ist möglich auch bei geringen Verdrehwinkeln zwischen Primärmasse und Sekundärmasse während des Startens mit einem Starter-Generator einen gleichbleibenden Reibwert zu gewährleisten. Reibwertschwankungen, die von einer variierenden Fettung der Reibstelle herrühren, können auf ein Minimum reduziert werden, da die Reibstelle permanent gefettet ist und kein Trockenlaufen erfolgen kann, wodurch sich eine ungewollte Erhöhung des Reibwertes ergeben würde.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Primärmasse ein Deckelelement, das von einer Axialseite das Energiespeicherelement zumindest teilweise abdeckt und zu dem Energiespeicherelement umfänglich hinterschnittfrei angeordnet ist. Das Deckelelement kann hierbei im Wesentlichen als flache Scheibe ausgeführt sein. Das Deckelelement kann weitestgehend eine flache axiale Stirnfläche des Drehschwingungsdämpfers bilden. Das Deckelelement ist bezüglich des Energiespeicherelements derart hinterschnittfrei ausgeführt, so dass das Deckelelement nicht in den lichten Raum, den das Energiespeicherelement beansprucht, hineinragt. Es ist also bevorzugt vorgesehen, dass das Deckelelement das Energiespeicherelement in Umfangsrichtung nicht abstützt bzw. keine Anschlaggeometrie zur umfänglichen Abstützung des Energiespeicherelements ausbildet.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Sekundärmasse sich in einem radial äußeren Umfangsbereich mit einem in axialer Richtung abgekröpften Verlauf fortsetzt. Hierbei ist insbesondere denkbar, dass die hierdurch entstehende Abkröpfung in Richtung des Deckelelements versetzt ist. Die Abkröpfung kann konkreter dadurch realisiert sein, dass die Sekundärmasse zumindest einen nach radial außen, zwischen Endwindungsbereichen des Energiespeicherelements hindurchragende axial abgekröpften Flanschflügel ausbildet. Es ist zweckmäßig, wenn die Sekundärmasse zwei, zu entgegengesetzten Seiten ragende Flanschflügel ausbildet.
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Bei einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung bildet die Primärmasse eine Anlageschulter zum Anschlagen an dem Energiespeicherelement in einer Tangentialrichtung bezogen auf die Primärmasse aus, wobei eine axiale Ausrichtung der Anlageschulter der axialen Abkröpfung der Sekundärmasse nachgeführt ist. Hierdurch ist es möglich über die Schwungradseite der Primärmasse eine größere Abstützfläche für das Energiespeicherelement bereitzustellen und hierüber zumindest teilweise den Wegfall einer korrespondierenden Anlagefläche auf der Seite des Deckelelements zu kompensieren, da das Deckelelement bevorzugt hinterschnittfrei an der axialen Stirnseite des Drehschwingungsdämpfers angeordnet ist.
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Eine gute umfängliche Abstützung des Energiespeicherelements ergibt sich durch eine bevorzugte Ausgestaltung, bei der die Anlageschulter und der abgekröpfte Flanschflügel in axialer Richtung wechselseitig versetzt zu einer radialen Mittelachse des Federkanals angeordnet sind.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung liegt eine zwischen dem Reibelement und zumindest mittelbar der Primärmasse wirksame Reibstelle radial außerhalb einer axialen Mittelachse des Energiespeicherelements. Somit liegt die Reibstelle jedenfalls innerhalb der Fettfüllung des Federkanals, ohne dass die Menge der bestehenden Fettfüllung erhöht werden muss.
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Bei einer insbesondere bevorzugten Ausgestaltung ist das Reibelement zwischen der Primärmasse und einer bis zu dem Federkanal radial reichenden Tellerfedermembran gehalten. Von Vorteil ist, dass der grundsätzliche Aufbau einer Reibstelle deutlich radial innerhalb des Federkanals mit einer kurzen Tellerfedermembran bekannt ist und nunmehr, um diese bevorzugte Ausgestaltung zu realisieren, die Tellerfedermembran lediglich im Hinblick auf ihren Umfang und ihre radiale Ausdehnung konfiguriert werden muss.
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Bevorzugt umfasst die an der Reibstelle erzeugte Reibkraft eine im Wesentlichen umfängliche Kraftkomponente. Weiterhin erzeugt die Tellerfedermembran eine axiale Kraftkomponente, die für die axiale Positionierung der Sekundärmasse sorgt.
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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 radiale Schnittansicht eines Drehschwingungsdämpfers,
- 2: eine radiale Schnittansicht eines Ausschnitts eines Drehschwingungsdämpfers.
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Der in 1 am Beispiel eines Zweimassenschwungrads für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gezeigte Drehschwingungsdämpfer 10 weist eine Primärmasse 12 auf, zu der eine Sekundärmasse 14 über ein als Bogenfederanordnung ausgestaltetes und mit einem Schmiermittel geschmiertes Energiespeicherelement 16 begrenzt verdrehbar gekoppelt ist. Das Energiespeicherelement 16 ist in einem oberen Bereich teilweise ausgeblendet. Eine Drehung des Drehschwingungsdämpfers 10 an sich und eine begrenzte relative Verdrehung der Primärmasse 12 und der Sekundärmasse 14 zueinander erfolgen um eine Drehachse Ad. 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. Die Sekundärmasse 14 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zudem eine Ausgangsnabe 26 auf, über die ein schwingungsgedämpftes Drehmoment ausgeleitet werden kann. Weiterhin ist ein Deckelelement 32 vorgesehen, das in einem radial äu-ßeren Bereich von einer Axialseite das Energiespeicherelement 16. In noch zu beschreibender Weise ist das Deckelelement 32 über eine Tellerfedermembran 50 nach radial innen gedichtet, so dass ein abgedichteter Raum zur Aufnahme des Schmiermittels gebildet ist. Das Energiespeicherelement 16 ist in einem radial äußeren Bereich innerhalb der Primärmasse 12, der Überdeckung 20 und des Deckelelement 20 in einem im Wesentlichen kreiszylindrischen und als Bogenfederkanals 24 bezeichneten Bauraum gehalten. Der Füllstand des Schmiermittels ist mit einer gestrichelten Linie und dem Bezugszeichen 28 in dem radial äußeren Bereich des Bogenfederkanals 24 symbolisiert.
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Die Bogenfederanordnung 16 kann zwei Bogenfedern 30 umfassen. Jede der Bogenfedern umspannt in diesem Fall einen Umfangswinkel von knapp 180°. In der 1 ist eine der Bogenfedern 20 zu erkennen, wobei in der Schnittansicht radial oben ein Endwindungsbereich 34 in Umfangsrichtung gegen einen in radialer Richtung nach außen ragenden Flanschflügel 36 der Sekundärmasse 14 anliegt und hierüber die Sekundärmasse 14 beaufschlagt. Ferner ist zu erkennen, dass die Primärmasse 12 eine in dem Bogenfederkanal 24 einsitzende Gleitschale 38 aufweist. Die Gleitschale 38 liegt im Wesentlichen vollständig in dem Schmiermittel, das in dem Bogenfederkanal 24 bis zu dem Füllstand 28 bevorratet ist.
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Die 2 zeigt einer Detaillierung des Drehschwingungsdämpfers in dem radial äu-ßeren Bereich des Federkanals 24. Zu erkennen ist die Tellerfedermembran 50, die nach radial außen verläuft und an einer Innenseite des Deckelelements 32 mittelbar anliegt. Die Tellerfedermembran 50 liegt an einer Innenseite des Deckelelements 32 über ein Reibelement 40 an. Das Reibelement 40 kann über die radial bis zu dem Federkanal 24 reichende Tellerfedermembran 50 gegenüber dem Deckelelement 32 der Primärmasse 12 gehalten sein. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Reibelement 40 axial benachbart zu dem Federkanal 24 angeordnet ist. Es liegt infolge dieser Positionierung zu jederzeit innerhalb der durch den Füllstand 28 symbolisierten Schmiermittelmenge. Die Eigenschaft des Schmiermittels ist durch eine hohe Viskosität gekennzeichnet, so dass sich das Schmiermittel im Wesentlichen immer in der radial äußeren Hälfte des Federkanals befindet. Das Schmiermittel verläuft bei Stillstand durch die Schwerkraft nur unwesentlich aus diesem Bereich.
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Das Deckelelement 32 deckt eine Axialseite des Energiespeicherelements 16 zumindest teilweise ab und ist zu dem Energiespeicherelement 16 umfänglich hinterschnittfrei angeordnet. Die Sekundärmasse 14 setzt sich in einem radial äußeren Umfangsbereich mit einem in axialer Richtung abgekröpften Verlauf fort. Vorliegend ist die Abkröpfung 48 in axialer Richtung hin zu dem Deckelelement 32 gerichtet. Die Primärmasse 12 bildet eine Anlageschulter 44 zum Anschlagen an dem Energiespeicherelement 16 in einer Tangentialrichtung bezogen auf die Primärmasse 12 aus, wobei eine axiale Ausrichtung der Anlageschulter 44 der axialen Abkröpfung 48 der Sekundärmasse 14 nachgeführt ist. Eine zwischen dem Reibelement 40 und dem Deckelelement 32 der Primärmasse 12 wirksame Reibstelle 46 liegt radial außerhalb einer axialen Mittelachse 54 des Energiespeicherelements 16.
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Bei der vorgeschlagenen Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers 10 ist die Reibstelle 46 bzw. sind die Reibstellen 46 deutlich nach radial außen verschoben. Dies wird dadurch ermöglicht, dass keine umfänglichen Anschläge im Deckelelement 32 vorgesehen sind und zum Ausgleich die Anlageschulter 44 der Primärmasse 12 bzw. des Schwungrades 18 axial tiefer gezogen werden. Es findet nur noch eine umfängliche Abstützung des Energiespeicherelements 16 einseitig an der Primärmasse 12 statt. Diese Art der asymmetrischen, umfänglichen Abstützung des Energiespeicherelements 16 ermöglicht es, den äußeren Durchmesser der Tellerfedermembran 50 radial derart zu vergrößern, dass das Reibelement 40 in der Fettfüllung des das Energiespeicherelement 16 aufnehmenden Federkanals 24 liegt. Insbesondere handelt es sich bei der Fettfüllung um eine Dauerfüllung, die zudem infolge der hohen Viskosität des Fettes sehr form- und positionsstabil ist. Indem das Reibelement 40 bzw. zumindest die Reibstelle 46 permanent im Fett läuft, ergibt sich eine deutliche Reduzierung von Reibwertschwankungen und damit eine Reduzierung der Grundhysterese-Toleranz.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Drehschwingungsdämpfer
- 12
- Primärmasse
- 14
- Sekundärmasse
- 16
- Energiespeicherelement
- 18
- Schwungscheibe
- 20
- Überdeckung
- 22
- Ausgangsflansch
- 24
- Federkanal
- 26
- Ausgangsnabe
- 28
- Füllstand
- 30
- Bogenfeder
- 32
- Deckelelement
- 34
- Endwindungsbereich
- 36
- Flanschflügel
- 38
- Gleitschale
- 40
- Reibelement
- 44
- Anlageschulter
- 46
- Reibstelle
- 48
- Abkröpfung
- 50
- Tellerfedermembran
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014209902 A1 [0002, 0003]
