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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit zwei um eine Drehachse entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung relativ verdrehbar angeordneten Dämpferteilen, nämlich einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil, wobei eines der Dämpferteile zur Beaufschlagung der Federeinrichtung in Umfangsrichtung radial erweiterte, mit dem Dämpferteil mittels Verbindungselementen verbundene Beaufschlagungselemente aufweist.
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Aus den Druckschriften
DE 10 2017 103 832 A1 und
DE 10 2013 224 437 A1 sind gattungsgemäße Drehschwingungsdämpfer mit zwei um eine Drehachse entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung begrenzt gegeneinander verdrehbaren Dämpferteilen bekannt. Die Beaufschlagung der Federeinrichtung in Umfangsrichtung erfolgt mittels Beaufschlagungselementen, welche die Federeinrichtung mittels Beaufschlagungsflächen eines Dämpferteils gegen Beaufschlagungsflächen der Beaufschlagungselemente des anderen Dämpferteils bei einer Verdrehung der Dämpferteile gegeneinander beaufschlagen. Hierbei sind die Beaufschlagungselemente eines oder beider Dämpferteile zumindest teilweise als separate Bauteile ausgebildet, die mit dem zugehörigen Dämpferteil mittels Verbindungselementen verbunden sind. Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines gattungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, die Verbindungselemente während der Beaufschlagung der Federeinrichtung gleichmäßig zu belasten.
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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 insbesondere in einem Antriebsstrang oder Hybridantriebsstrang mit einer drehschwingungsbelasteten Brennkraftmaschine und kann nass oder trocken betrieben in einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, einem Getriebe, einer Kupplungsscheibe, einem Riementrieb oder dergleichen untergebracht sein oder ein Zweimassenschwungrad bilden.
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Der Drehschwingungsdämpfer enthält zwei um eine Drehachse entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung relativ verdrehbar angeordnete Dämpferteile, nämlich ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil. Die Dämpferteile können aus Blech gestanzt und umgeformt hergestellt sein. Das Eingangsteil kann direkt mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine oder indirekt, beispielsweise mit einem von der Kurbelwelle angetriebenen Pumpenrad eines Drehmomentwandlers drehfest verbunden sein. Das Ausgangsteil kann beispielsweise mittels einer Ausgangsnabe mit einem nachfolgenden Antriebsstrangbauteil, beispielsweise einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers, einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes, einem Rotor einer Elektromaschine oder dergleichen verbunden sein. Dem Drehschwingungsdämpfer kann eine Reibungskupplung, insbesondere im Falle eines Drehmomentwandlers eine Wandlerüberbrückungskupplung vor und/oder nachgeschaltet sein.
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Die Federeinrichtung kann beispielsweise aus über den Umfang verteilt und in Umfangsrichtung angeordneten Schraubendruckfedern, beispielsweise aus auf ihren Einsatzdurchmesser vorgebogenen Bogenfedern gebildet sein. Mehrere Schraubendruckfedern können ineinander geschachtelt und/oder auf mehreren Durchmessern angeordnet sein. Die Dämpferteile beaufschlagen dabei mittels der Beaufschlagungselemente die Stirnseiten der Schraubendruckfedern in Umfangsrichtung. Eines der beiden Dämpferteile weist zur Beaufschlagung der Federeinrichtung wie beispielsweise Schraubendruckfedern radial erweiterte, mit dem Dämpferteil mittels Verbindungselementen verbundene Beaufschlagungselemente auf. Die Verbindungselemente können beispielsweise Schrauben, in bevorzugter Weise Niete oder dergleichen sein. Die Beaufschlagungselemente können beispielsweise radial erweiterte, zur Erhöhung der Anlagefläche aus deren Ebene beispielsweise axial umgeformte Beaufschlagungshaken mit in Umfangsrichtung beidseitig angeordneten Anschlagflächen zur Beaufschlagung der Stirnseiten der Schraubendruckfedern aufweisen. Die Betätigungselemente können in Umfangsrichtung ein oder beidseitig in Umfangsrichtung zur Abstützung der Schraubendruckfedern erweitert sein, beispielsweise in axiale und/oder radiale Richtung nach innen Anlageflächen und/oder Rückhalteeinrichtungen gegen Fliehkraft, die die Schraubendruckfedern zumindest radial außen die Schraubendruckfedern umschließen, aufweisen.
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Um die Belastung der Verbindungselemente während einer Beaufschlagung der Federeinrichtung und der hierbei entstehenden Umfangskräfte in beide Drehrichtungen einer Relativverdrehung, das heißt, jeweils von einem Dämpferteil eingetragenen und von dem anderen Dämpferteil gegengehaltenen Umfangskräfte gleichmäßig zu verteilen, sind auf eine die Drehachse schneidende Mittelachse der Beaufschlagungselemente beziehungsweise deren Beaufschlagungshaken bei asymmetrischer Ausbildung der Beaufschlagungselemente asymmetrisch angeordnet. Dies bedeutet, dass bezogen auf einen gemeinsamen Bezugspunkt auf der Mittelachse der Abstand der jeweils auf beiden Seiten der Mittelachse angeordneten Verbindungselemente eines Paars von Verbindungselementen unterschiedlich ist. Es wird dabei davon ausgegangen, dass in Zugrichtung des Drehschwingungsdämpfers mit in das Eingangsteil eingetragenem Drehmoment mit Drehmomentspitzen höhere Umfangskräfte wirksam sind als in Schubrichtung mit von dem restlichen Antriebsstrang auf das Ausgangsteil einwirkenden Drehmomenten. Durch unterschiedliche Abstände der Verbindungselemente können im Wesentlichen gleiche Belastungen an den Verbindungselementen eingestellt werden, so dass die Verbindungselemente als Gleichteile, beispielsweise Niete mit demselben Nietdurchmesser vorgesehen werden können. Durch die gleichmäßige Auslastung der Verbindungselemente können insgesamt weniger robust ausgelegte Verbindungselemente oder eine Verringerung deren Anzahl vorgesehen werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, an zumindest einem bezüglich der Mittelachse zugseitig angeordneten Verbindungselement einen größeren Abstand als an dem bezüglich der Mittelachse komplementären, schubseitigen Verbindungselement vorzusehen.
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Beispielsweise kann aufgrund der in die beiden Drehrichtungen des Drehschwingungsdämpfers im Mittel in ein Dämpferteil unterschiedlich eingeleiteten Umfangskräfte ein Abstand der Verbindungselemente von der Mittelachse abhängig von der auf diese wirkendenden Umfangskräfte eingestellt sein. Dies bedeutet, dass der Abstand eines Verbindungselements zu der Mittelachse proportional zu der auf dieser Seite der Mittelachse in das Beaufschlagungselement eingeleiteten Umfangskraft ist. In bevorzugter Weise werden dabei jeweils die Umfangskräfte und die Abstände der Verbindungselemente zur Mittelachse senkrecht ermittelt.
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Beispielsweise kann zumindest ein Paar von Verbindungselementen auf demselben Durchmesser und mit unterschiedlichem Abstand der Verbindungselemente zur Mittelachse angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Paar von Verbindungselementen mit auf unterschiedlichem Durchmesser angeordneten Verbindungselementen vorgesehen sein. Es versteht sich, dass die Verbindungselemente eines Paares von Verbindungselementen unterschiedliche Abstände zu der Mittelachse und auf unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sein können.
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Im Falle von geringen oder vernachlässigbaren Umfangskräften aus der Schubrichtung kann vorgesehen sein, die Verbindungselemente symmetrisch zu einer parallel zu der Mittelachse angeordneten Wirkachse des jeweiligen Beaufschlagungselements anzuordnen. Bei vollständiger Vernachlässigung der schubseitigen Umfangskräfte kann die Wirkachse an einer Anschlagfläche des Beaufschlagungselements angelegt sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers ist ein einziges Paar mit beidseitig der Mittelachse asymmetrisch angeordneten Verbindungselementen vorgesehen. Gegebenenfalls kann auf der Mittelachse, bevorzugt auf der Wirkachse oder zwischen diesen ein drittes Verbindungselement vorgesehen sein.
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Um Materialspannungen innerhalb der Beaufschlagungselemente gering zu halten und dadurch gegebenenfalls auftretenden Rissen und Brüchen dieser vorzubeugen, können am Innenumfang der Beaufschlagungselemente Ausnehmungen zur Verringerung der unter Spannung stehenden Metallflächen vorgesehen sein. Um diese an die bei asymmetrischer Anordnung der Verbindungselemente an die geänderten Spannungen anzupassen, sind diese in bevorzugter Weise asymmetrisch um die Mittelachse angeordnet.
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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 verdrehbar angeordneten Drehschwingungsdämpfers im Schnitt,
- 2 eine 3D-Detailansicht eines dem Drehschwingungsdämpfer der 1 ähnlichen Drehschwingungsdämpfers,
- 3 ein gegenüber dem Beaufschlagungselement der 1 und 2 abgeändertes Beaufschlagungselement in Ansicht und
- 4 ein gegenüber den Beaufschlagungselementen der 1 bis 3 abgeändertes Beaufschlagungselement in Ansicht.
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Die 1 zeigt den oberen Teil des um die Drehachse d verdrehbar angeordneten Drehschwingungsdämpfers 100 im Schnitt. Der Drehschwingungsdämpfer 100 enthält die als Eingangsteil und als Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers 100 ausgebildeten Dämpferteile 101, 102, die um die Drehachse d gegeneinander entgegen der Wirkung der Federeinrichtung 103 relativ verdrehbar sind.
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Die Federeinrichtung 103 enthält die über den Umfang verteilt und mit ihren Längsachsen in Umfangsrichtung angeordneten Schraubendruckfedern 104, beispielsweise auf ihren Einsatzdurchmesser vorgebogene Bogenfedern, die jeweils an ihren Stirnseiten von Beaufschlagungselementen 105, 106 in Umfangsrichtung beaufschlagt sind.
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In dem Dämpferteil 101 ist das Beaufschlagungselement 105 als separates Bauteil in Form eines gestanzten und umgeformten Blechteils gebildet, welches mittels eines mittigen und zweier zu diesem in Umfangsrichtung beabstandeter Verbindungselemente 107, 108, hier der Niete 109, 110 verbunden ist. Das Beaufschlagungselement 105 enthält den radial erweiterten und axial umgeformten Beaufschlagungshaken 111, welcher an seinen beiden umfangsseitigen Enden jeweils eine Anschlagfläche zur Beaufschlagung jeweils einer Stirnseite einer Schraubendruckfeder 104 aufweist. Um bei einer ungleichmäßigen Einwirkung des anstehenden Drehmoments auf die beiden Anschlagflächen der Befestigungshaken 111 eine gleichmäßige Belastung der Verbindungselemente 108 vorzusehen, sind diese in einem ungleichen Abstand zu einer durch die Drehachse d und den Befestigungshaken 111 gezogenen Mittelachse angeordnet (Siehe 2 bis 4).
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Das Dämpferteil 101 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als radial außen eingerolltes Scheibenteil 112 ausgebildet, welches radial außen für die Schraubendruckfedern 104 die gegen Fliehkraft wirksame Rückhalteeinrichtung 113 bildet. Derartige Rückhalteeinrichtungen können alternativ oder zusätzlich in Umfangsrichtung beabstandet zu den Beaufschlagungshaken 111 einteilig an den Beaufschlagungselementen 105 vorgesehen sein. Radial innen weist das Dämpferteil 101 eine Nabe oder Befestigungsöffnungen zur Übertragung von Drehmoment und zur Eingliederung in einen Antriebsstrang auf.
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Das Dämpferteil 102 weist einteilige, radial außen axial umgeformte Beaufschlagungselemente 106 auf, deren umfangsseitige Anschlagflächen jeweils eine Stirnseite der Schraubendruckfedern 104 im Umfangsrichtung beaufschlagen. In weiteren Ausführungsbeispielen können auch an diesem Dämpferteil 102 separate, den Beaufschlagungselementen 105 ähnliche Beaufschlagungselemente vorgesehen sein, insbesondere wenn beispielsweise die Rückhalteeinrichtungen an diesem Dämpferteil 102 vorgesehen sind. Das Dämpferteil 102 ist zur Übertragung von Drehmoment mit dem topfartigen Bauteil 114, beispielsweise einem Außenlamellenträger einer Reibungskupplung, beispielsweise einer Wandlerüberbrückungskupplung eines innerhalb eines Wandlergehäuses angeordneten Drehschwingungsdämpfers, oder einer Trennkupplung vor oder hinter einem Rotor einer Elektromaschine in einem hybridischen Antriebsstrang, verbunden, hier vernietet.
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Die 2 zeigt ein Detail eines dem Drehschwingungsdämpfer 100 der 1 ähnlichen Drehschwingungsdämpfers 200 in 3D-Darstellung. Gezeigt ist das Dämpferteil 201 mit dem mittels der Verbindungselemente 207, 208, 215 verbundenen Beaufschlagungselement 205. Der radial erweiterte und axial umgeformte Beaufschlagungshaken 211 mit seinen beiden die Stirnseite jeweils einer Schraubendruckfeder belastenden Anschlagflächen 217, 218 ist im Wesentlichen mittig an dem Beaufschlagungselement 205 angeordnet. In Umfangsrichtung betrachtet teilt die durch die Drehachse des Drehschwingungsdämpfers 200 gezogene Mittelachse m den Beaufschlagungshaken 211 symmetrisch. Das Verbindungselement 207 in Form des Niets 209 liegt auf der Mittelachse m, die Verbindungselemente 208, 215 in Form der Niete 210, 216 sind mit den Abständen LL, LR in Umfangsrichtung zu der Mittelachse m angeordnet. Hierbei gilt LL > LR, so dass der Niet 210 weiter entfernt von der Mittelachse m als der Niet 216 und damit bei der Belastung der Anschlagfläche 217 mit der Umfangskraft FL weniger belastet ist als der Niet 216. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die anstehende Umfangskraft FL in Zugrichtung des Antriebsstrangs und die an der Anschlagfläche 218 anstehende Umfangskraft FR in Schubrichtung des Drehschwingungsdämpfers 200 auftreten. Die Umfangskraft FR ist gegenüber der Umfangskraft FL gering und kann gegebenenfalls sogar vernachlässigt werden, so dass die Unterschiede beziehungsweise Verhältnisse der Abstände LL, LR auf die Umfangskräfte FL abgestimmt sein können.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind beidseitig des Beaufschlagungselements 205 die Abstützflügel mit Anlageflächen 219 axial umgelegt, um die Schraubendruckfedern radial innen in die dem anderen Dämpferteil abgewandte Seite abzustützen. Beispielsweise zur Spannungsentlastung ist am Innenumfang des Beaufschlagungselements 205 symmetrisch zu der Mittelachse m die Ausnehmung 220 vorgesehen. Die 3 zeigt das gegenüber den Beaufschlagungselementen 105, 205 der 1 und 2 abgeänderte Beaufschlagungselement 305 in Ansicht. Das Beaufschlagungselement 305 enthält lediglich zwei zu der Mittelachse m mit den Abständen LL, LR mit LL > LR zu dieser beabstandete Verbindungselemente 308, 315 in Form der Niete 310, 316. Hierbei ist parallel zu der Mittelachse m die Wirkachse w an der Anschlagfläche 317 am Angriffspunkt der Umfangskraft FL gezogen. Die Abstände LL, LR sind dabei so eingestellt, dass die Abstände LWL, LWR an der Wirkachse w und damit am Angriffspunkt der Umfangskraft FL in Zugrichtung des Antriebsstrangs gleich sind. Die Niete 310, 316 werden damit in Zugrichtung gleich belastet, so dass gegebenenfalls der mittlere Niet entfallen kann. Die Umfangskraft FR in Schubrichtung wird dabei vernachlässigt. Zudem ist die Ausnehmung 320 gegenüber der Wirkachse w und der Mittelachse m asymmetrisch ausgebildet.
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Die
4 zeigt das gegenüber den Beaufschlagungselementen 105, 205, 305 abgeänderte Beaufschlagungselement 405 mit den beiden Verbindungselementen 408, 415 in Form der Niete 410, 416. Im Gegensatz zu den auf demselben Durchmesser angeordneten Verbindungselementen 308, 315 der
3 sind die Verbindungselemente 408, 415 auf radial unterschiedlichen Durchmessern des Beaufschlagungselements 405 angeordnet. Zudem sind die Abstände L
WL, L
WR zu der parallel zu der Mittelachse m an dem Angriffspunkt der Umfangskraft F
L gezogenen Wirkachse w mit L
WL < L
WR ungleich. Bezogen auf die zur Drehachse des zugehörigen Drehschwingungsdämpfers gezogenen Tangente t der Umfangskraft F
L ist der Abstand L
I zwischen der Tangente t und dem Verbindungselement 408 kleiner als der Abstand L
r zwischen der Tangente t und dem Verbindungselement 415. Dies bedeutet, dass das Verbindungselement 408 radial weiter außen als das Verbindungselement 415 angeordnet ist. Für eine Gleichbelastung der Verbindungselemente 408, 415 im Zugbetrieb mit der Umfangskraft F
L können folgende Zusammenhänge vorgegeben sein:
(
3).
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In bevorzugter Weise können folgende Abstandsverhältnisse vorgegeben sein:
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Bei einem radial weiter nach außen verlagerten Verbindungselement 408 kann zudem die zu der Wirkachse w und der Mittelachse m asymmetrische Ausnehmung 420 weiter nach radial außen ausgenommen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Drehschwingungsdämpfer
- 101
- Dämpferteil
- 102
- Dämpferteil
- 103
- Federeinrichtung
- 104
- Schraubendruckfeder
- 105
- Beaufschlagungselement
- 106
- Beaufschlagungselement
- 107
- Verbindungselement
- 108
- Verbindungselement
- 109
- Niet
- 110
- Niet
- 111
- Beaufschlagungshaken
- 112
- Scheibenteil
- 113
- Rückhalteeinrichtung
- 114
- Bauteil
- 200
- Drehschwingungsdämpfer
- 201
- Dämpferteil
- 205
- Beaufschlagungselement
- 207
- Verbindungselement
- 208
- Verbindungselement
- 209
- Niet
- 210
- Niet
- 211
- Beaufschlagungshaken
- 215
- Verbindungselement
- 216
- Niet
- 217
- Anschlagfläche
- 218
- Anschlagfläche
- 219
- Anlagefläche
- 220
- Ausnehmung
- 305
- Beaufschlagungselement
- 308
- Verbindungselement
- 310
- Niet
- 315
- Verbindungselement
- 316
- Niet
- 317
- Anschlagfläche
- 320
- Ausnehmung
- 405
- Beaufschlagungselement
- 408
- Verbindungselement
- 410
- Niet
- 415
- Verbindungselement
- 416
- Niet
- 420
- Ausnehmung
- d
- Drehachse
- FL
- Umfangskraft
- FR
- Umfangskraft
- LL
- Abstand
- LR
- Abstand
- LI
- Abstand
- Lr
- Abstand
- LWL
- Abstand
- LWR
- Abstand
- m
- Mittelachse
- w
- Wirkachse
- t
- Tangente
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017103832 A1 [0002]
- DE 102013224437 A1 [0002]
