DE102022111146A1

DE102022111146A1 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102022111146A1
Application number: DE102022111146.6A
Authority: DE
Inventors: Peter Speth; Andreas Stuffer; Melanie Sillmann; Pascal Strasser; Roman Weisenborn; Urban Panther
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-05-05
Filing date: 2022-05-05
Publication date: 2023-11-09
Also published as: CN117006196A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer 1 mit einem Eingangsteil 10 und einem Ausgangsteil 2, die gegen die Wirkung von Federelementen 30, 40 begrenzt relativ zueinander um eine Drehachse A verdrehbar sind. Der Drehschwingungsdämpfer 1 weist Ölablaufbohrungen 130 auf, die axial bezogen auf die Drehachse A ausgebildet sind und über die Öl im Betrieb aus dem Drehschwingungsdämpfer 1 abgeführt werden kann. Hierdurch kann ein definierter Durchfluss an Öl, insbesondere im Bereich der Federelemente 30, 40, erreicht werden und verhindert werden, dass sich Öl im Drehschwingungsdämpfer 1 anstaut und ungewollte Kräfte auf Teile des Drehschwingungsdämpfers 1 wirken, die zu einer Schädigung des Drehschwingungsdämpfers 1 führen könnten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer zum Einsatz insbesondere in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, insbesondere in hybriden Antriebssträngen, die sowohl einen Verbrennungs- bzw. Hubkolbenmotor als auch mindestens ein Elektromotor als Drehmomentquelle umfassen.
Bei Hubkolbenmotoren führt der periodische Ablauf der beschleunigten Kolbenbewegung und der Gaskräfte beim Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen in Kombination mit der Zündfolge der einzelnen Zylinder zu Drehungleichförmigkeiten der Kurbelwelle und der angeschlossenen Schwungmasse in Form eines Schwungrades. Da der Antriebsstrang aufgrund des Trägheitsmoments der rotierenden Bauteile und der Steifigkeiten ein drehschwingungsfähiges Gebilde mit charakteristischen Eigenfrequenzen ist, führen die vom Motor eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten zwangsläufig zu Drehschwingungen, die ungedämpft ungewollte Nebeneffekte wie akustische Auffälligkeiten oder erhöhten Verschleiß von Komponenten zur Folge haben können. Um diese Effekte zu mindern, werden Drehschwingungsdämpfer eingesetzt.
Aus dem Stand der Technik sind Drehschwingungsdämpfer bekannt, die zur Kompensation von insbesondere Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind, um die von einem Verbrennungsmotor erzeugten Drehschwingungen nicht an ein Getriebe weiterzuleiten und somit dessen Lebensdauer zu erhöhen. Ein entsprechender Drehschwingungsdämpfer ist beispielsweise aus der US 2020/0032853 A1 bekannt. Um entsprechende Drehschwingungen zu kompensieren, wird sowohl motorseitig als auch getriebeseitig jeweils eine rotierende Schwungmasse installiert. Diese sind koaxial und verdrehbar zueinander angeordnet und gegen die Wirkung eines Federelements begrenzt zueinander um eine Drehachse des Drehschwingungsdämpfers verdrehbar gelagert. Zusammen bilden das Federelement und die Schwungmassen den als Zweimassenschwungrad ausgebildeten Drehschwingungsdämpfer. Dabei ist das Federelement in einem Kanalbereich der ersten oder zweiten Schwungmasse führbar gelagert, wobei ein zu dem Kanalbereich komplementärer Deckel ein axiales Verrutschen des Federelements aus dem Kanalbereich verhindert. Um einen ortsfesten Sitz des Deckels an der Schwungmasse zu gewährleisten, sind der Deckel und die Schwungmasse miteinander verpresst und bilden gemeinsam einen die Drehachse koaxial umlaufenden Kanal.
Das Federelement muss zur Verschleißminimierung innerhalb des Kanals geschmiert werden. Für die Schmierung des Systems wird eine Ölschmierung eingesetzt. Entsprechend wird im Betrieb fortlaufend durch eine oder mehrere Ölzuläufe Schmieröl in den Drehschwingungsdämpfer und damit entsprechend in den Kanal gefördert.
Bei einem Drehschwingungsdämpfer zwischen Startergenerator und Motor können aufgrund der Ölzufuhr in den Kanal hydrostatische Kräfte auf diesen auftreten, da der Kanal der Schwungmasse und des Deckels die Feder bestmöglich umschließen müssen. Entsprechend ist der Kanal so auf das Federelement abgestimmt, dass ein Spiel zwischen Federelement und Kanal möglichst klein gehalten wird, um eine gute Führung des Federelements zu gewährleisten. Durch die Fliehkraft erzeugt das im Kanal befindliche Öl Kräfte in radialer sowie axiale Richtung auf den den Kanal bildenden Kanalbereich und den Deckel. Dies kann zu einem unzulässigen Auseinanderpressen des Pressverbandes von Deckel und Schwungmasse und damit zu einem Aufbiegen der Bauteile führen. Weiterhin soll nach einem Motorstillstand eine ausreichende Menge Schmierstoff im Dämpfer verbleiben bis bei Start der Ölfluss wieder aufgebaut ist
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise zu überwinden.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfer ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil, und mindestens ein Federelement, wobei das Eingangsteil und das Ausgangsteil gegen die Wirkung des Federelements begrenzt zueinander um eine Drehachse des Drehschwingungsdämpfers verdrehbar gelagert sind, wobei das Ausgangsteil eine gegenüber der Drehachse radiale Erstreckung aufweist und umfangsseitig und koaxial zu der Drehachse mit einem zu dem Federelement hin orientierten zylindrischen Abschnitt ausgebildet ist, einen sich gegenüber der Drehachse radial nach au-ßen hin erstreckenden Deckel, der umfangsseitig eine zu dem zylindrischen Abschnitt komplementäre Passform aufweist und drehfest mit dem zylindrischen Abschnitt des Ausgangsteils verbunden ist, wobei das Ausgangsteil und der Deckel zwischen sich einen umlaufenden Kanal ausbilden, wobei der Kanal das Federelement sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung mit Bezug auf die Drehachse zumindest teilweise umschließt, wobei der Kanal mit einer zu der Drehachse koaxial verlaufenden Reibfläche für das Federelement ausgebildet ist, wobei das Ausgangsteil und/oder der Deckel Ölablaufbohrungen im Bereich der sich in radialer Richtung zu der Drehachse hin erstreckenden Abschnitte aufweist, wobei die Ölablaufbohrungen radial innerhalb gegenüber der Reibfläche ausgebildet sind.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
Bei dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil handelt es sich um eine antriebsseitige Schwungmasse und eine abtriebsseitige Schwungmasse, die gegen die Federkraft des Federelements begrenzt zueinander um die gemeinsame Drehachse verdrehbar sind. Vorzugsweise sind das Ausgangsteil und/oder das Eingangsteil und/oder der Deckel als Blechelement ausgebildet, alternativ bevorzugt als Guss- oder Schmiedeteile ausgebildet. Ferner bevorzugt ist die Herstellung des Ausgangsteils, des Eingangsteils und des Deckels nicht auf diese Herstellungsverfahren beschränkt. Vorzugsweise kann das Eingangsteil, das Ausgangsteil und der Deckel jeweils auch durch verschiedene Herstellungsverfahren hergestellt sein.
Um ein Drehmoment auf den Drehschwingungsdämpfer zu übertragen, ist das antriebsseitige Eingangsteil vorzugsweise mittels Verschraubungen mit einem Zahnradkranz drehfest verbunden. Dessen Verzahnung steht mit einer weiteren antriebsseitigen Verzahnung beispielsweise eines Zahnrades im Zahneingriff, über das das entsprechende Drehmoment aufgebracht wird.
Um eine Bewegung der Federelemente in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse und damit aus dem Führungskanälen hinaus, zu verhindern, wird die dem Ausgangsteil bzw. den Kanalbereichen abgewandte Flanke der Federelemente durch einen Deckel in den Kanalbereichen gehalten. Um das Ausgangsteil und den Deckel drehfest miteinander zu verbinden, sind der zylindrische Abschnitt des Ausgangsteils und der dazu komplementäre Teil des Deckels miteinander verpresst und bilden zusammen einen umlaufenden Kanal. Vorzugsweise können der zylindrische Abschnitt des Ausgangsteils und der dazu komplementäre Teil des Deckels miteinander verschweißt oder verschraubt sein. Auch sind andere Verbindungsarten bevorzugt, die eine drehfeste Verbindung zwischen dem zylindrischen Abschnitt des Ausgangsteils und dem komplementären Teil des Deckels schaffen.
Unter einer komplementären Verbindung zwischen dem zylindrischen Abschnitt des Ausgangsteils und dem in Bezug auf die Drehachse radial äußeren Ende des Deckels ist eine form- und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen den beiden Elementen zu verstehen. Beispielsweise kann der Deckel vorzugsweise auf seiner radial nach außen weisenden Seite ebenfalls einen zu dem zylindrischen Abschnitt des Ausgangsteils formschlüssigen, zylindrischen Abschnitt aufweisen, mit dem der Deckel umfangsseitig am Innenumfang oder am Außenumfang des zylindrischen Abschnitts des Ausgangsteils zumindest teilweise anliegt. Alternativ sind aber auch andere Ausführungen der Verbindung zwischen dem zylindrischen abschnitt des Ausgangsteils und des Deckels bevorzugt.
Das Ausgangsteil und der Deckel bilden zwischen sich einen um die Drehachse umlaufenden Kanal aus, wobei der Kanal das Federelement sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung mit Bezug auf die Drehachse zumindest teilweise umschließt. Dabei sind die ausgehend von der Drehachse radial verlaufenden Abschnitte des Ausgangsteils und des Deckels dazu ausgebildet, ein axiales Verrutschen des Federelements in Richtung der Drehachse zu verhindern und dieses axial festzulegen. Demgegenüber dient der zylindrische Abschnitt des Ausgangsteils sowie der dazu komplementäre Teil des Deckels dazu, dem Federelement in radialer Richtung eine Führung zu geben, wobei dieser Bereich als Reibfläche für das sich innerhalb des Kanals verlagernde Federelement ausgebildet ist. Bevorzugt sind statt einem Federelement mehrere Federelemente über den Umfang verteilt ausgebildet.
Durch entsprechend positionierte Ölauslassbohrungen in radialer Höhe des Kanals kann überschüssiges Schmiermittel abfließen. Es wird nur eine geringe Ölmenge in dem Kanal gehalten, um auch beim Stillstand des Drehschwingungsdämpfers bereits einen gewissen Ölvorrat im Drehschwingungsdämpfer für einen späteren Anlauf vorzuhalten. Insbesondere sorgt die reduzierte Ölmenge dafür, dass die durch das im Kanal befindliche Öl unter Drehzahl entstehenden Kräfte auf die den Kanal bildenden Bauteile zu begrenzt ist. Dazu sind die Ölablaufbohrungen radial weiter innen im Bezug zur Reibfläche angeordnet. Vorzugsweise weisen die Ölablaufbohrungen maximal einen Abstand in radialer Richtung gegenüber der Reibfläche auf, der dem Durchmesser des Querschnitts des Federelements entspricht, wobei besonders bevorzug die Ölablaufbohrungen maximal einen Abstand gegenüber der Reibfläche aufweisen, der dem Radius des Querschnitts des Federelements entspricht. Hierdurch kann vorteilhaft ein guter Abfluss des Öls aus dem Kanal erreicht werden. Ferner bevorzugt, sofern das Federelement keinen runden Querschnitt aufweist, weisen die Ölablaufbohrungen vorzugsweise maximal einen Abstand gegenüber der Reibfläche auf, der dem halben Durchmesser des Querschnitts des Federelements entspricht.
Vorzugsweise ist das Federelement als Druckfeder ausgebildet, wobei die Druckfeder eine erste und zweite Seite aufweist, mit der sich diese an Anschlägen des Eingangsteils und des Ausgangsteils abstützt. Ferner bevorzugt ist das Federelement so angeordnet ist, dass bei einer Verdrehung des Eingangsteils gegenüber dem Ausgangsteil und einer damit einhergehenden Stauchung des Federelements, der Drehschwingungsdämpfer im Betrieb keine Unwucht aufweist. Um eine Unwucht durch ungleichmäßig abfließendes Öl zu verhindern, sind die Ölablaufbohrungen jeweils so über den Umfang des Ausgangsteils und des Deckels angeordnet, dass ein gleichmäßiges Abfließen über den Umfang des Drehschwingungsdämpfers möglich ist. Weist der Drehschwingungsdämpfer beispielsweise ein zueinander gegenüberliegendes Paar an Federelementen auf, so sind auch die Ölablaufbohrungen an dem Ausgangsteil aber auch an dem Deckel gegenüber der Längsachse vorzugsweise gespiegelt zueinander ausgebildet. Ferner bevorzugt, um die Kühlung insbesondere der Federelemente zu verbessern und somit deren Lebenserwartung weiter zu erhöhen, sind vorzugsweise lediglich Ölablaufbohrungen im Bereich der Federelemente ausgebildet. Dies führt dazu, dass durch die Fliehkraft nach außen beschleunigtes Öl zu den Ölablaufbohrungen im Bereich der Federelemente hin fließt und diese somit einen größeren Volumenstrom an Öl erfahren, als wenn die Ölabflussbohrungen gleichmäßig über den Umfang des Ausgangsteils und des Deckels verteilt angeordnet wären.
Bevorzugt ist das Ausgangsteil drehfest mit einer Welle verbunden, wobei ferner bevorzugt das Eingangsteil mittels eines Gleitlagers auf der Welle drehbar gelagert ist. Die Verbindung des Ausgangsteils mit der Welle kann dabei vorzugsweise eine stoffschlüssige Verbindung oder eine reibschlüssige Verbindung sein, wobei unter einer stoffschlüssigen Verbindung eine Schweißverbindung oder eine einteilige Herstellung beider Bestandteile verstanden werden kann. Darüber hinaus weist die Welle vorzugsweise eine zentrale Bohrung sowie davon abgehende nach radial außen weisende Versorgungsbohrungen zur Ölversorgung auf, wobei das Ausgangsteil und/oder das Eingangsteil weitere Versorgungsbohrungen aufweisen, die teilweise nach radial außen zu dem umlaufenden Kanal fluchten. Unter dem Begriff nach radial außen weisend wird eine Ausrichtung der Versorgungsbohrungen verstanden, die einen radialen Anteil aufweisen oder radial ausgerichtet sind.
Um eine Schmierung des Drehschwingungsdämpfers zu ermöglichen, weist die Welle eine zentrale Bohrung entlang der Drehachse auf, die fortlaufend mit Öl beschickt wird. Ausgehend von der zentralen Bohrung sind radial zur Außenumfangsfläche der Welle Versorgungsbohrungen vorgesehen. Eine erste Versorgungsbohrung mündet dabei in den Bereich des Gleitlagers, um diesen Bereich mit Schmierstoff zu versehen. Eine zweite Versorgungsbohrung mündet in einen umlaufenden Spalt, der einerseits durch die Welle und dem damit einteilig verbundenen Ausgangsteil und andererseits dem Eingangsteil gebildet wird. Davon ausgehend führt eine dritte Versorgungsbohrung durch das Eingangsteil oder und durch das Ausgangsteil, um das Öl aus dem Spalt abzuleiten. Durch die Fliehkraft wird das Öl von dort aus in den Bereich des umlaufenden Kanals befördert und somit das oder die Federelemente fortlaufend benetzt.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine bevorzugte Ausführungsform vorgeschlagen, bei der mindestens ein erstes und ein zweites Federelement umfasst, wobei das zweite Federelement verkürzt gegenüber dem ersten Federelement ausgebildet ist.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter wie „erste“ und „zweite“ vorrangig nur zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
Bei dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil handelt es sich, wie aus dem Stand der Technik bekannt, um eine eingangsseitige Schwungmasse, über die eine Drehbewegung eingeleitet wird und eine abtriebsseitige Schwungmasse, die von der antriebsseitigen Schwungmasse angetrieben wird und die Rotationsenergie im Anschluss wieder abtriebsseitig abgibt. Vorzugsweise sind das Ausgangsteil und/oder das Eingangsteil als Blechelement ausgebildet, wobei alternativ bevorzugt das Ausgangsteil und das Eingangsteil als ein Guss- oder Schmiedeteil ausgebildet sind. Ferner bevorzugt ist die Herstellung des Ausgangsteils und des Eingangsteils nicht auf diese Herstellungsverfahren beschränkt.
Das zweite Federelement ist verkürzt gegenüber dem ersten Federelement, wobei hier verkürzt eine geringere Erstreckung des zweiten Federelements gegenüber dem ersten Federelement, insbesondere in Umfangsrichtung, bedeutet.
Grundsätzlich sind Drehschwingungsdämpfer nicht nur auf eine Anordnung zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe beschränkt. Auch können Drehschwingungsdämpfer vorzugsweise im Zusammenhang mit Riemenscheibenentkopplern verwendet werden. Ferner bevorzugt ist eine generelle Nutzung zur Dämpfung einer Drehschwingung an verschiedensten mechanischen Elementen möglich, unter anderem in einem Zahnraddämpfer.
Vorzugsweise wirkt bei einer Verdrehung des Eingangsteils gegenüber dem Ausgangsteil zunächst das erste Federelement dem Verdrehen entgegen, wobei das zweite Federelement erst nach einer weiteren Verdrehung des Eingangsteils gegenüber dem Ausgangsteil entgegenwirkt. Dabei wird die Winkelstellung des Eingangsteils und des Ausgangsteils so zueinander eingestellt, dass damit eine Ansteuerung der Federelemente nacheinander möglich wird. Durch unterschiedliche Schaltung der Federelemente ergibt sich über den Verdrehwinkel eine mindestens zweistufige drehmomentenabhängige Dämpfungskennlinie. Da zunächst nur das erste Federelement einer Verdrehung entgegenwirkt, bildet das Widerstandsmoment des ersten Federelements die erste Stufe der Widerstandskennlinie.
Bevorzugt wirkt das zweite Federelement erst bei einer Verdrehung des Eingangsteils gegenüber dem Ausgangsteil um einen Übergangswinkel der Verdrehung entgegen. Also bringen das erste und das zweite Federelement erst bei einer Verdrehung um den Übergangswinkel ein gemeinsames Widerstandsmoment gegenüber einer weiteren Verdrehung des Eingangsteils gegenüber dem Ausgangsteil auf und bilden so zusammen die zweite Stufe der Widerstandskennlinie.
Vorzugsweise wirkt das erste Federelement erst bei einer Verdrehung des Eingangsteils gegenüber dem Ausgangsteil um einen Freiwinkel der Verdrehung entgegen. Somit ist eine leichte Verdrehung des Eingangsteils gegenüber dem Ausgangsteil möglich, ohne dass das erste oder zweite Federelement bereits zu Begin der Verdrehung ein Widerstandsmoment aufbringen. Der Freiwinkel erlaubt die Montage ohne vorgespannte Federelemente und bietet eine gute Isolationsfähigkeit für den Ritzelstart, wenn der Freiwinkel entsprechend gewählt wurde.
Bevorzugt sind das erste und zweite Federelement so zueinander angeordnet, dass bei einer Verdrehung des Eingangsteils gegenüber dem Ausgangsteil der Drehschwingungsdämpfer im Betrieb keine theoretische Unwucht aufweist. Durch die Verdrehung des Eingangsteils gegenüber dem Ausgangsteil findet ebenfalls eine zunehmende Stauchung und damit auch eine Schwerpunktverlagerung des ersten und zweiten Federelements statt. Um durch diese Vorgänge keine Unwucht innerhalb der Drehschwingungsdämpfers zu erzeugen, die wiederum eine Drehschwingung auslösen würde, sind die Federelemente massentechnisch unwuchtfrei zueinander angeordnet.
Bevorzugt sind das erste und zweite Federelement bogenförmig ausgebildet und in Kanalbereichen, die an dem Ausgangsteil und/oder dem Eingangsteil ausgebildet sind, geführt. Zumindest das Ausgangsteil weist umfangsseitig und zueinander gegenüberliegend einen ersten und einen zweiten Kanalbereiche auf, die sich über einen Teil des Umfangs des Ausgangsteils erstrecken. Darüber hinaus weist das Ausgangsteil radial außenseitig einen ersten und einen zweiten, ebenfalls symmetrisch zueinander ausgebildeten Anschlag auf, die sich ebenfalls über einen Teilumfang des Ausgangsteils erstrecken und den ersten und den zweiten Kanalbereich voneinander trennen.
Vorzugsweise umfassen das erste und zweite Federelement jeweils mindestens eine Druckfeder, wobei die Druckfedern eine erste und zweite Seite aufweisen, mit der sich diese an den Anschlägen des Eingangsteils und des Ausgangsteils abstützen.
Vorzugsweise ist das Ausgangsteil oder das Eingangsteil als Flügelflansch ausgebildet, wobei der Flügelflansch zwei sich radial von einem Flügelflanschkörper weg erstreckende Flügel aufweist, die als Anschläge für das erste und zweite Federelement dienen. Bevorzugt sind die Flügel symmetrisch zueinander ausgebildet, insbesondere punktsymmetrisch zur Drehachse in einer Ebene senkrecht zur Drehachse. Alternativ sind die Flügel symmetrisch zu einer Achse, die senkrecht durch die Drehachse verläuft, aber nicht punktsymmetrisch zur Drehachse.
Ferner bevorzugt ist das erste und/oder zweite Federelement als Federpaket ausgebildet, wobei das Federpaket aus einer Außenfeder und einer dazu koaxial innerhalb angeordneten und verkürzten Innenfeder besteht. Gemäß dieser Gestaltung des ersten und/oder zweiten Federelementes ist koaxial innerhalb der jeweiligen Außenfeder eine verkürzte Innenfeder integriert. Die Innenfeder ist gegenüber der Außenfeder verkürzt und unbeweglich innerhalb der Außenfeder gelagert. Vorteilhaft an der Ausbildung des ersten und zweiten Federelements als Federpaket ist, dass bei jeweils unterschiedlicher Länge der Innen- und Außenfedern zueinander, eine bis zu vierstufige Widerstandskennlinie erzeugt werden kann. Somit das Drehmoment bei einer steigenden Verdrehung des Eingangsteils gegenüber dem Ausgangsteil genähert kurvenförmig ansteigt. Dies trägt zu einer gesteigerten Laufruhe bei und erhöht den Dämpfungsgrad des Drehschwingungsdämpfer weiter.
Gemäß einem dritten Aspekt umfasst der erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfer bevorzugt ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil, und mindestens ein Federelement, wobei das Eingangsteil und das Ausgangsteil gegen die Wirkung des Federelements begrenzt zueinander um eine Drehachse des Drehschwingungsdämpfers verdrehbar gelagert sind, eine sich koaxial zu der Drehachse erstreckende Welle, wobei das Ausgangsteil oder das Eingangsteil drehfest mit der Welle verbunden ist, wobei zur drehbaren Lagerung um die Drehachse und in Richtung der Drehachse vor der Anordnung aus dem Ausgangsteil und dem Eingangsteil ein erstes Wälzlager und hinter der Anordnung aus dem Ausgangsteil und dem Eingangsteil ein zweites Wälzlager an der Welle angeordnet ist.
Bei dem Eingangsteil handelt es sich, wie aus dem Stand der Technik bekannt, um eine eingangsseitige Schwungmasse, über die eine Drehbewegung eingeleitet wird und bei dem Ausgangsteil um eine abtriebsseitige Schwungmasse, die von der antriebsseitigen Schwungmasse angetrieben wird und die Rotationsenergie im Anschluss wieder abtriebsseitig abgibt. Vorzugsweise sind das Ausgangsteil und/oder das Eingangsteil als Blechelement ausgebildet, wobei alternativ bevorzugt das Ausgangsteil und das Eingangsteil als ein Guss- oder Schmiedeteil ausgebildet sind. Die Herstellung des Ausgangsteils und des Eingangsteils ist nicht auf diese Herstellungsverfahren beschränkt.
Das Eingangsteil stellt die angetriebene Primärseite des Drehschwingungsdämpfers dar und wird unmittelbar mit einem externen Drehmoment beaufschlagt, wobei das Eingangsteil oder das Ausgangsteil vorzugsweise mittels Schraubverbindungen mit einem Zahnrad drehfest verbunden ist, über das das entsprechende Drehmoment in den Drehschwingungsdämpfer eingeleitet wird. Vorsorglich wird darauf hingewiesen, dass auch eine umgekehrte Anordnung bevorzugt ist, also dass das Eingangsteil drehfest mit der Welle verbunden ist, wobei die weiteren Komponenten dementsprechend angeordnet werden, daher ist das Folgende nicht auf die beschriebene Anordnung beschränkt. Somit ist auch eine inverse Einleitung des Drehmomentes möglich, wobei über die mit der Welle verbundene Schwungmasse das Drehmoment in den Drehschwingungsdämpfer eingeleitet wird.
Ferner bevorzugt ist das Eingangsteil oder das Ausgangsteil mittels eines Gleitlagers auf der Welle drehbar gelagert. Das Gleitlager ist dazu ausgebildet, den Reibungswiderstand zwischen dem Eingangsteil und der Welle zu verringern und einen Abrieb der Bauteile bei einem Unmittelbaren Anliegen des Eingangsteils an der Welle zu verhindern oder zumindest zu verringern.
Vorzugsweise ist die Welle einteilig mit dem Ausgangsteil oder dem Eingangsteil. Unter einer einteiligen Herstellung ist hier beispielsweise eine Herstellung durch Fräsung der Welle und des Ausgangsteils aus einem Stück Material definiert, so dass keine nachträgliche Verbindung zwischen der Welle und dem Ausgangsteil in Form beispielsweise einer Schraub-, Press-, oder Schweißverbindung hergestellt werden muss.
Eine zweigeteilte Ausführung der Welle und des Ausgangsteils, die nachträglich miteinander drehfest verbunden werden, hat sich insofern als nachteilig erwiesen, als dass durch die eingeleiteten Kräfte in das Zahnrad Radialkräfte sowie Axialkräfte auf den Drehschwingungsdämpfer wirken. Diese Kräfte können zu einem Verkippen des Drehschwingungsdämpfers gegenüber der Welle und somit zu einer zusätzlichen Belastung der beiden Wälzlager, aber auch zu einem Verkippen des Ausgangsteils gegenüber dem Eingangsteil und einem sich damit ändernden Abstand der Anschläge des Eingangsteils und des Ausgangsteil führen. Der Drehschwingungsdämpfer wird bevorzugt im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Durch die dort vorliegenden zumindest zweitweise hohen Drehzahlen und den vorliegenden Bauraumbedingungen besteht bei einem zusammenhängenden Bauteil nicht die Problematik, dass Momente oder Bauteilbelastungen zu einer Abscherung der Elemente zueinander führen würden, wie es bei einer nachträglichen Verbindung zwischen der Welle und dem Ausgangsteil oder dem Eingangsteil potentiell möglich ist. Darüber hinaus wird durch die einteilige Herstellung eine bauraumsparende Geometrie geschaffen.
Um entsprechenden Wärmeausdehnungen des Drehschwingungsdämpfers zu begegnen und dies zu kompensieren, ist vorzugsweise das erste Wälzlager und/oder das zweite Wälzlager als Festlager oder Loslager ausgebildet.
Alternativ bevorzugt sind die Welle und das Ausgangsteil und/oder das Eingangsteil mehrteilig. Gemäß der alternativen Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers wird das Ausgangsteil nachträglich form-, reib-, und/oder stoffschlüssig an einer entsprechenden Aufnahmestelle an der Welle drehfest verbunden. Der Vorteil einer zweiteiligen Ausführungsform gegenüber einer einteiligen Ausführungsform besteht darin, dass bevorzugt die Welle, das Ausgangsteil und das Eingangsteil jeweils oder paarweise aus verschiedenen Materialien ausbildbar sind, wobei die Materialien den jeweiligen Bedingungen anpassbar sind. So kann beispielsweise vorteilhaft das Zahnrad eine erhöhte Steifigkeit gegenüber der flexibleren Welle aufweisen. Auch können durch eine getrennte Herstellung für einzelne Bauteile andere Bearbeitungstechniken eingesetzt werden, die an die jeweilige Funktion des Bauteils angepasst sind.
Weiterhin sind die Herstellungskosten für ein einteiliges Bauteil gegenüber denen eines zweiteiligen Bauteils erhöht. Das Verbinden des Ausgangsteils mit der Welle erfolgt im Anschluss an die jeweilige Bauteilbearbeitung durch vorzugsweise Nieten, Schrauben, Schweißen, Löten oder /und Klemmen.
Vorzugsweise weist das das Ausgangsteil oder das Eingangsteil eine gegenüber der Drehachse radiale Erstreckung auf und ist umfangsseitig und koaxial zu der Drehachse mit einem zu dem Federelement hin orientierten zylindrischen Abschnitt ausgebildet, wobei ferner bevorzugt ein sich gegenüber der Drehachse radial nach außen hin erstreckender Deckel, der umfangsseitig eine zu dem zylindrischen Abschnitt des Ausgangsteils oder des Eingangsteils komplementäre Passform aufweist und drehfest mit dem zylindrischen Abschnitt des Ausgangsteils oder des Eingangsteils verbunden ist. Um eine Bewegung des Federelements in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse und damit aus dem Führungskanälen hinaus, zu verhindern, wird die dem Ausgangsteil bzw. den Kanalbereichen abgewandte Flanke der Federelemente durch einen Deckel in den Kanalbereichen gehalten. Um das Ausgangsteil und den Deckel drehfest miteinander zu verbinden, sind der zylindrische Abschnitt des Ausgangsteils und der dazu komplementäre Teil des Deckels miteinander verpresst. Vorzugsweise können der zylindrische Abschnitt des Ausgangsteils und der dazu komplementäre Teil des Deckels miteinander verschweißt oder verschraubt sein. Auch sind andere Verbindungsarten bevorzugt, die eine drehfeste Verbindung zwischen dem zylindrischen Abschnitt des Ausgangsteils und dem komplementären Teil des Deckels schaffen.
Unter einer komplementären Verbindung zwischen dem zylindrischen Abschnitt des Ausgangsteils und dem in Bezug auf die Drehachse radial äußeren Ende des Deckels ist eine form- und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen den beiden Elementen zu verstehen. Beispielsweise kann der Deckel vorzugsweise auf seiner radial nach außen weisenden Seite ebenfalls einen zu dem zylindrischen Abschnitt des Ausgangsteils formschlüssigen, zylindrischen Abschnitt aufweisen, mit dem der Deckel umfangsseitig am Innenumfang oder am Außenumfang des zylindrischen Abschnitts des Ausgangsteils zumindest teilweise anliegt. Alternativ sind aber auch andere Ausführungen der Verbindung zwischen dem zylindrischen Abschnitt des Ausgangsteils und des Deckels bevorzugt.
Bevorzugt bilden das Ausgangsteil oder das Eingangsteil und der Deckel zwischen sich einen gegenüber der Drehachse umlaufenden Kanal aus, wobei der Kanal das Federelement sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung mit Bezug auf die Drehachse zumindest teilweise umschließt. Dabei sind die ausgehend von der Drehachse radial verlaufenden Abschnitte des Ausgangsteils und des Deckels dazu ausgebildet, ein axiales Verrutschen des Federelements in Richtung der Drehachse zu verhindern und dieses axial festzulegen. Demgegenüber dient der zylindrische Abschnitt des Ausgangsteils sowie der dazu komplementäre Teil des Deckels dazu, das Federelement in radialer Richtung eine Führung zu geben.
Nach insbesondere einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfer bevorzugt ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil, und mindestens ein Federelement, wobei das Eingangsteil und das Ausgangsteil gegen die Wirkung des Federelements begrenzt zueinander um eine Drehachse des Drehschwingungsdämpfers verdrehbar gelagert sind, eine sich koaxial zu der Drehachse erstreckende und mit dem Eingangsteil drehfest verbundene erste Welle und eine sich koaxial zu der Drehachse erstreckende und mit dem Ausgangsteil drehfest verbundene zweite Welle, wobei zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle mindestens ein erstes Lager angeordnet ist, mit dem die erste Welle und die zweite Welle verdrehbar zueinander gelagert sind.
Bei dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil handelt es sich um eine antriebsseitige Schwungmasse und eine abtriebsseitige Schwungmasse, die gegen die Federkraft des Federelements begrenzt zueinander um die gemeinsame Drehachse verdrehbar sind. Vorzugsweise sind das Ausgangsteil und/oder das Eingangsteil als Blechelement ausgebildet, alternativ bevorzugt als Guss- oder Schmiedeteile ausgebildet. Ferner bevorzugt ist die Herstellung des Ausgangsteils und des Eingangsteils nicht auf diese Herstellungsverfahren beschränkt. Vorzugsweise können das Eingangsteil und das Ausgangsteil jeweils auch durch verschiedene Herstellungsverfahren hergestellt sein.
Vorzugsweise ist ein Zahnrad koaxial zu der ersten Welle und an der ersten Welle drehfest befestigt, wobei das Zahnrad auf einem umlaufenden Abschnitt seiner Außenumfangsfläche einen zu der zweiten Welle hin ausgebildeten zahnlosen Bereich aufweist. Umfangsseitig weist die erste Welle einen Flanschabschnitt auf, der dazu ausgebildet ist, eine drehfeste Verbindung zwischen dem sich ausgehend von der ersten Welle radial und diskusförmig erstreckenden Eingangsteil und einem Zahnrad zu schaffen. Dazu ist der Flanschabschnitt mit Bohrungen in Richtung Drehachse ausgebildet, durch die das Zahnrad und das Eingangsteil mittels Schraubverbindungen an dem Flanschabschnitt und somit an der ersten Welle drehfest verbunden sind. Das Zahnrad ist dazu ausgebildet, ein entsprechendes Drehmoment aufzunehmen und in den Drehschwingungsdämpfer einzuleiten beziehungsweise aus diesem auszuleiten.
Auch die zweite Welle weist auf ihrem der ersten Welle zugewandten Ende einen entsprechenden weiteren Flanschabschnitt mit in Richtung der Drehachse A ausgebildeten Bohrungen auf. Koaxial zu der zweiten Welle ist das Ausgangsteil mit einer ausgehend von der zweiten Welle radialen und diskusförmigen Erstreckung ausgebildet. Auch hier sind die weiteren Bohrungen des Flanschabschnitts der zweiten Welle dazu ausgebildet, mittels Nieten eine drehfeste Verbindung zwischen dem Ausgangsteil und der zweiten Welle zu schaffen. Allerdings sind jedoch auch andere form-, reib-, und/oder stoffschlüssige Verbindungsarten zwischen dem Eingangsteil und der ersten Welle und dem Ausgangsteil und der zweiten Welle bevorzugt möglich.
Um eine platzsparende Lagerung der ersten Welle gegenüber der zweiten Welle zu schaffen weist vorzugsweise die zweite Welle eine Längsbohrung in Richtung der Drehachse auf der zu der ersten Welle weisenden Seite auf, wobei die erste Welle durch das erste Lager in der Längsbohrung drehbar gelagert ist. Ferner bevorzugt ist die erste Welle gegenüber der zweiten Welle durch das erste Lager radial und durch ein zweites Lager in axialer Richtung gelagert. Somit sind die erste und zweite Welle sowohl in radialer als auch in axialer Richtung aneinander abgestützt gelagert. Bevorzugt sind das erste und zweite Lager getrennt ausgeführt, wobei das erste und zweite Lager als Nadellager oder eine Kombination aus Gleit- und Wälzlager ausgeführt sind. Vorzugsweise können das erste und zweite Lager aber auch kombiniert zum Beispiel in Form einer Kunststoffbuchse mit Flanschgeometrie ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist radial über dem ersten Lager und koaxial zu der zweiten Welle auf der Außenumfangsfläche der zweiten Welle ein erstes Wälzlager angeordnet, wobei vorzugsweise die axiale Position des ersten Lagers und des ersten Wälzlagers identisch zueinander sind. Demgegenüber ist bevorzugt ein koaxial zu der ersten Welle und auf der Außenumfangsfläche der ersten Welle ein zweites Wälzlager angeordnet, wobei das zweite Wälzlager auf der von dem Ausgangsteil abgewandten Seite des Eingangsteils angeordnet ist. Durch diese Anordnung des ersten und zweiten Lagers sowie der ersten und zweiten Wälzlagern zueinander wird ein optimaler Rundlauf der ersten und zweiten Welle erzielt und ein mögliches Verkippen der ersten Welle gegenüber der zweiten Welle mechanisch erschwert. Darüber hinaus wird so Bauraum eingespart.
Vorzugsweise weist das Ausgangsteil eine gegenüber der Drehachse radiale Erstreckung auf und ist umfangsseitig und koaxial zu der Drehachse mit einem zu dem Federelement hin orientierten zylindrischen Abschnitt ausgebildet, wobei ferner ein sich gegenüber der Drehachse radial nach außen hin erstreckender Deckel bevorzugt ist, der umfangsseitig eine zu dem zylindrischen Abschnitt komplementäre Passform aufweist und drehfest mit dem zylindrischen Abschnitt des Ausgangsteils oder des Eingangsteils verbunden ist. Ferner bevorzugt bilden das Ausgangsteil und der Deckel zwischen sich einen gegenüber der Drehachse umlaufenden Kanal aus, wobei der Kanal das Federelement sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung mit Bezug auf die Drehachse zumindest teilweise umschließt.
Unter einer komplementären Verbindung zwischen dem zylindrischen Abschnitt des Ausgangsteils und dem in Bezug auf die Drehachse radial äußeren Ende des Deckels ist eine form- und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen den beiden Elementen zu verstehen. Beispielsweise kann der Deckel vorzugsweise auf seiner radial nach außen weisenden Seite ebenfalls einen zu dem zylindrischen Abschnitt des Ausgangsteils formschlüssigen, zylindrischen Abschnitt aufweisen, mit dem der Deckel umfangsseitig am Innenumfang oder am Außenumfang des zylindrischen Abschnitts des Ausgangsteils zumindest teilweise anliegt. Alternativ sind aber auch andere Ausführungen der Verbindung zwischen dem zylindrischen Abschnitt des Ausgangsteils und des Deckels bevorzugt. Vorzugsweise ist der Deckel als Blechelement ausgebildet, alternativ bevorzugt als Guss- oder Schmiedeteile ausgebildet. Ferner bevorzugt ist die Herstellung des Deckels nicht auf diese Herstellungsverfahren beschränkt. Vorzugsweise kann der Deckel auch durch verschiedene Herstellungsverfahren hergestellt sein.
Wie bereits dargelegt, bilden das Ausgangsteil und der Deckel zwischen sich einen um die Drehachse umlaufenden Kanal aus, wobei der Kanal das Federelement sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung mit Bezug auf die Drehachse zumindest teilweise umschließt. Dabei sind die ausgehend von der Drehachse radial verlaufenden Abschnitte des Ausgangsteils und des Deckels dazu ausgebildet, ein axiales Verrutschen des Federelements in Richtung der Drehachse zu verhindern und dieses axial festzulegen. Demgegenüber dient der zylindrische Abschnitt des Ausgangsteils sowie der dazu komplementäre Teil des Deckels dazu, dem Federelement in radialer Richtung eine Führung zu geben, wobei dieser Bereich als Reibfläche für das sich innerhalb des Kanals verlagernde Federelement ausgebildet ist. Vorzugsweise sind auch weitere Anschläge an dem Deckel zur Abstützung des Federelements ausgebildet. Bevorzugt sind statt einem Federelement mehrere Federelemente über den Umfang verteilt ausgebildet.
Vorzugsweise ist der Deckel auf seiner mit Bezug zu der Drehachse radial innenliegenden Seite koaxial zu dem zahnlosen Bereich des Zahnrads angeordnet und mittels eines dritten Lagers auf dem zahnlosen Bereich drehbar gelagert. Wird das Federelement des Drehschwingungsdämpfers gestaucht, drückt dieses sowohl gegen die Anschläge des Ausgangsteils und des Deckels als auch gegen den Anschlag des Eingangsteils. Da die Anschläge des Deckels und des Ausgangsteils nicht in axialer Richtung genau an identischer Position befinden, wie die Anbindung des Ausgangsteils and der zweiten Welle, sondern axial versetzt dazu, wirkt ein Moment auf den Anbindungsbereich zwischen dem Ausgangsteil und der zweiten Welle. Dies kann zu einem Verkippen des Deckels und des Ausgangsteils gegenüber der zweiten Welle führen. Die zusätzliche Lagerung zwischen dem Deckel und dem zahnlosen Bereich des Zahnrads sorgt für eine zusätzliche Führung des über den Deckel verlängerten Ausgangsteils und sorgt für ein entsprechendes Gegenmoment. Vorzugsweise ist das dritte Lager für die radiale Lagerung zwischen dem Deckel und dem zahnlosen Bereich des Zahnrads und/oder die axiale Lagerung zwischen dem Deckel und dem zahnlosen Bereich des Zahnrads ausgebildet. Wie auch das erste und zweite Lager, ist bevorzugt das dritte Lager als Nadellager oder eine Kombination aus Gleit- und Wälzlager ausgeführt. Vorzugsweise kann das dritte Lager aber auch kombiniert zum Beispiel in Form einer Kunststoffbuchse mit Flanschgeometrie ausgebildet sein.
Nach einem fünften Aspekt wird wird ein bevorzugter Drehschwingungsdämpfer vorgeschlagen, umfassend ein Eingangsteil, ein Ausgangsteil und mindestens ein Federelement, wobei Eingangsteil und Ausgangsteil um eine Drehachse gegen die Wirkung des mindestens einen Federelements begrenzt gegeneinander verdrehbar sind, wobei mit dem Ausgangsteil ein Zahnradträger mit einem schrägverzahnten Zahnrad drehfest verbunden ist, wobei das Zahnrad und das Eingangsteil auf gegenüberliegenden Seiten des Ausgangsteils ausgebildet sind. Der Drehschwingungsdämpfer zeichnet sich dadurch aus, dass am Eingangsteil ein Axiallager für das Ausgangsteil an einem Lagerradius bezogen auf die Drehachse ausgebildet ist und der Lagerradius größer ist als ein Kraftradius des Zahnrades, wobei der Kraftradius der Radius ist, an dem Kraft zwischen dem Zahnrad und einem anderen Zahnrad übertragen wird, wobei ein Radiallager ausgebildet ist, das radial innerhalb des Zahnradträgers ausgebildet ist.
Die in diesem Dokument verwendeten Begriffe wie Radius, radial, radiale Richtung, axial, axiale Richtung, Umfang und Umfangsrichtung beziehen sich, sofern nicht explizit anderes ausgeführt ist, immer auf die Drehachse.
Der Drehschwingungsdämpfer wird insbesondere in einem Startergenerator eingesetzt, der als eine Kombination einer Lichtmaschine bzw. eines Generators zum Laden einer Batterie und eines Anlassers zum Starten eines Verbrennungsmotors verstanden werden kann. Hierbei wird Drehmoment, je nach Betriebssituation, vom Eingangsteil zum Ausgangsteil und damit zum Zahnrad übertragen, insbesondere, wenn über das Zahnrad eine Verbindung zu einem Verbrennungsmotor geschaffen wird und dieser gestartet werden muss. Hier treten hohe Drehmomente auf. In einer zweiten Betriebssituation wird Drehmoment vom Verbrennungsmotor über Zahnrad und Ausgangsteil auf das Eingangsteil und über dieses auf eine Welle des Startergenerators übertragen. Dies ist der Generatorbetrieb, bei dem der Startergenerator als Generator zum Laden einer Batterie betrieben wird. Hier sind die übertragenen Drehmomente klein und weisen ein anderes Vorzeichen auf als die Drehmomente in der ersten Betriebssituation.
Durch den Einsatz eines schrägverzahnten Zahnrades entstehe im Betrieb eine axiale Kraftkomponente, eine Axialkraft, die durch ein Lager aufgenommen werden muss. Unter dem Begriff Kraftradius wird der Radius bezogen auf die Drehachse verstanden, an dem Kraft in das Zahnrad eingeleitet bzw. vom Zahnrad in das kämmende Zahnrad eingeleitet wird. Insbesondere ist der Kraftradius der größte Radius, an dem die kämmenden Zahnräder beim Kämmen in Kontakt stehen. Dieser Kraftradius ist kleiner als der Lagerradius des Axiallagers, an dem sich das Ausgangsteil in axialer Richtung abstützt.
Wird nun eine Axialkraft aus Richtung des Zahnrades in das Ausgangsteil eingeleitet, beispielsweise beim Starten eines Verbrennungsmotors, so bewirkt der größere Lagerradius Abstützkräfte am Axiallager, die entgegen der Axialkraft gerichtet sind und dies sowohl im Bereich der Krafteinleitung, die dem Bereich entspricht, in dem das Zahnrad mit einem anderen Zahnrad, über das es mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, als auch in dem genau um 180° um die Drehachse versetzten Bereich. So wirkt in dieser Betriebssituation kein Kippmoment auf Zahnrad und Zahnradträger. Durch Tangential- und Radialkräfte bewirkte Kräfte können vom Radiallager aufgenommen werden.
In der zweiten Betriebssituation ist das Vorzeichen des Drehmoments anders als in der ersten Betriebssituation, eine entsprechende Axialkraft wirkt aus Richtung des Ausgangsteils in Richtung des Zahnrades. Hier kann das Axiallager die entsprechende Kraft nicht aufnehmen, jedoch stützt das radial vollständig im Inneren des Zahnradträgers und des Zahnrades liegende Radiallager das Kippmoment, welches aufgrund des kleineren Betrages deutlich kleiner ist als in der ersten Betriebssituation.
Das Axiallager ist also so ausgebildet, dass es Axialkräfte, die aus einer Einleitung von Drehmoment in das Ausgangsteil über das Zahnrad herrühren, aufnehmen kann, während Axialkräfte, die aus einer Einleitung in das Zahnrad aus dem Ausgangsteil herrühren, im Radiallager abgestützt werden.
Bevorzugt ist das Radiallager so ausgebildet, dass es in axialer Richtung bezogen auf die Drehachse das Zahnrad in beiden Richtungen überragt. Da das Radiallager in axialer Richtung das Zahnrad und den Zahnradträger in beide Richtungen überragt, können durch Kräfte in radialer und tangentialer Richtung, die durch das Zahnrad eingebracht werden können, kann ein Kippmoment durch diese Kräfte ausgeschlossen werden.
Bevorzugt ist ein Außenradius des Zahnrades kleiner oder gleich dem Lagerradius. Da der Kraftradius kleiner als der Außenradius des Zahnrades ist, da die Kraftübertragung nicht am Außrenradius, sondern in der kämmenden Verzahnung erfolgt. Somit erlaubt eine Bemessung des Lagerradius anhand des Außenradius des Zahnrades eine Dimensionierung des Drehschwingungsdämpfers, die immer zu einer entsprechenden Aufnahme der Axialkraft beim Einleiten von Drehmoment vom Eingangsteil über das Ausgangsteil in das Zahnrad führt.
Bevorzugt ist das Eingangsteil drehfest mit einer Welle verbunden und das Radiallager ist auf der Welle abgestützt. Bevorzugt ist dies die Welle des Startergenerators. Die Übertragung von Drehmoment zwischen Welle und Eingangsteil als primärseitigem Dämpferelement ist konstruktiv einfach umsetzbar und erlaubt gleichzeitig die Abstützung des Radiallagers auf der Welle. Besonders bevorzugt sind Welle und Eingangsteil einstückig ausgebildet. Dies vereinfacht die Montage des Drehschwingungsdämpfers.
Gemäß einem weiteren sechsten Aspekt der Erfindung wird ein Startergenerator, umfassend einen erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer vorgeschlagen. Insbesondere umfasst der Startergenerator eine Welle und einen Drehschwingungsdämpfer wie vorstehend beschreiben, bei dem die Welle mit dem Eingangsteil drehfest verbunden ist und sich das Radiallager auf der Welle abstützt. Bevorzugt ist das Eingangsteil einstückig mit der Welle ausgebildet.
Beim Startergenerator wird über das Zahnrad eine direkte oder indirekte Verbindung zum Verbrennungsmotor hergestellt, indem das Zahnrad in kämmendem Eingriff mit einem Starterkranz steht oder ein Momentenfluss über ein oder mehrere dazwischen geschaltete Zahnräder sichergestellt wird. Der Startergenerator wird insbesondere in Kraftfahrzeugen, bevorzugt in Motorrädern oder Automobilen, eingesetzt und vereinigt die Funktionen eines Anlassers für den Verbrennungsmotor mit denen einer Lichtmaschine. Die für den Drehschwingungsdämpfer angegebenen Details und Vorteile lassen sich auf den Startergenerator übertragen und anwenden und umgekehrt.
Die im Rahmen dieses Dokumentes offenbarten zweiten bis sechsten Aspekte können in beliebiger Weise mit dem ersten Aspekt und miteinander kombiniert werden, insbesondere können mindestens zwei der Aspekte ausgewählt aus dem zweiten bis sechsten Aspekt mit dem ersten Aspekt kombiniert werden.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:

1: eine stark abstrahierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Eingangsteils eines Drehschwingungsdämpfers;
2: eine stark abstrahierte Darstellung eines Ausgangsteils des erfindungsgemä-ßen Drehschwingungsdämpfers;
3: eine stark abstrahierte Darstellung des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers;
4: einen schematischen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers;
5: eine schematische Frontansicht des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers;
6: eine schematische Darstellung eines Eingangsteils eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers gemäß einer ersten Ausführungsform eines zweiten Aspekts des Drehschwingungsdämpfers;
7: eine schematische Darstellung eines Ausgangsteils des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers gemäß der ersten Ausführungsform;
8: eine schematische Bewegungsabfolge a) bis d) des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers gemäß der ersten Ausführungsform;
9: eine schematische Bewegungsabfolge a) bis d) eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers gemäß einer zweiten Ausführungsform dieses Aspekts des Drehschwingungsdämpfers;
10 eine schematische Darstellung eines Ausgangsteils eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers gemäß einer dritten Ausführungsform dieses Aspekts des Drehschwingungsdämpfers;
11: eine schematische Darstellung eines Eingangsteils des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers gemäß der dritten Ausführungsform dieses Aspekts des Drehschwingungsdämpfers;
12: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers gemäß der dritten Ausführungsform dieses Aspekts des Drehschwingungsdämpfers;
13: ein Beispiel eines aus koaxialen Druckfedern aufgebauten Federelementes; und
14: eine mit dem beschriebenen Drehschwingungsdämpfer erreichbare Dämpferkennlinie dieses Aspekts des Drehschwingungsdämpfers;
15: einen schematischen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers insbesondere nach dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
16: eine schematische Darstellung einer drehfesten Verbindung zwischen einer Welle und einem Ausgangs- oder Eingangsteil, gemäß einer ersten Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers nach dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
17: eine schematische Darstellung einer drehfesten Verbindung zwischen einer Welle und einem Ausgangs- oder Eingangsteil, gemäß einer zweiten Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers nach dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
18: einen schematischen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers insbesonder nach dem oben genannten vierten Aspekt der Erfindung;
19: einen Längsschnitt durch einen Drehschwingungsdämpfer;
20: einen Längsschnitt durch den Drehschwingungsdämpfer in einer ersten Betriebssituation;
21: einen Längsschnitt durch den Drehschwingungsdämpfer in einer zweiten Betriebssituation; und
22: eine schematische Ansicht eines Startergenerators mit Drehschwingungsdämpfer.

In den 1 bis 5 wird insbesondere auf einen ersten Aspekt der Erfindung abgestellt, der sich auf die Ölschmierung des Drehschwingungsdämpfers abstellt. 1 zeigt eine stark abstrahierte Darstellung eines Eingangsteils 10 eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers. Das Eingangsteil 10 stellt eine Schwungmasse dar und ist vorzugsweise als Blechelement, alternativ bevorzugt als ein Guss- oder Schmiedeteil ausgebildet. Das Eingangsteil 10 ist als ein Flügelflansch 20 ausgebildet, wobei der Flügelflansch 20 zwei symmetrisch zueinander ausgebildete, sich radial von einem Flügelflanschkörper 21 weg erstreckende Flügel 22 aufweist. Grundsätzlich ist das Eingangsteil 10 nicht auf die Ausführungsform eines Flügelflansches 20 beschränkt. Darüber hinaus weist der Flügelflanschkörper 21 eine zu seiner Außenumfangsfläche und koaxial zu einer Drehachse A ausgebildete Aussparung 24 auf. Der Flügelflansch 20 ist punktsymmetrisch zur Drehachse A ausgebildet. Die Flügel 22 sind somit einander gegenüberliegend ausgebildet. Die in diesem Dokument verwendeten Begriffe radial oder radiale Richtung, axial oder axiale Richtung und Umfangsrichtung werden, sofern nicht explizit etwas anderes ausgeführt ist, immer in Bezug auf die Drehachse A verstanden.
2 zeigt eine stark abstrahierte Darstellung eines Ausgangsteils 2 des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers. Das Ausgangsteil 2 ist als diskusförmige Schwungmasse ausgebildet, mit einer koaxial zur Umfangsseite ausgebildeten Aussparung 3. Wie auch der Flügelflansch 20 ist das Ausgangsteil 2 vorzugsweise als Blechelement, alternativ bevorzugt als ein Guss- oder Schmiedeteil ausgebildet. Das Ausgangsteil 2 weist umfangsseitig und einander gegenüberliegend einen ersten Kanalbereich 4 und einen zweiten Kanalbereich 5 auf, die sich über einen Teil des Umfangs des Ausgangsteils 2 erstrecken. Darüber hinaus weist das Ausgangsteil 2 radial außenseitig einen ersten Anschlag 6 und einen zweiten Anschlag 8 auf, die ebenfalls symmetrisch zueinander ausgebildet sind, die sich ebenfalls über einen Teil des Umfangs des Ausgangsteils 2 erstrecken und den ersten und den zweiten Kanalbereich 4, 5 voneinander trennen. Der erste und der zweite Anschlag 6, 8 sind punksymmetrisch zu der Drehachse A ausgebildet. Der erste Anschlag 6 weist eine erste Anschlagsfläche 7 auf, die in Umfangsrichtung in Richtung des ersten Kanalbereichs 4 weist. Eine zweite Anschlagsfläche 18, die in Umfangsrichtung entgegengesetzt zur ersten Anschlagsfläche 7 am ersten Anschlag 6 ausgebildet ist, weist in Richtung des zweiten Kanalbereichs 5. Der zweite Anschlag 8 weist eine erste Anschlagsfläche 17 auf, die in Umfangsrichtung in Richtung des ersten Kanalbereichs 4 weist, während eine gegenüberliegende zweite Anschlagsfläche 9 in Richtung des zweiten Kanalbereichs 5 weist.
3 zeigt eine stark abstrahierte Darstellung des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers 1, wobei das zuvor beschriebene Ausgangsteil 2 und das Eingangsteil 10 übereinander beziehungsweise koaxial zu einer Drehachse A angeordnet sind, so dass die Aussparungen 3, 24 des Ausgangsteils 2 und des Eingangsteils 10 zueinander fluchten. Gemäß 3 umfasst der Drehschwingungsdämpfer 1 neben dem Eingangsteil 10 und dem Ausgangsteil 2 ein erstes Federelement 30 und ein zweites Federelement 40, die jeweils als Druckfeder ausgebildet sind. Das Eingangsteil 10 in Form des Flügelflansches 20 ist gegenüber dem Ausgangsteil 2 verdrehbar ausgebildet. In dem ersten Kanalbereich 4 des Ausgangsteils 2 ist das erste Federelement 30 und in dem zweiten Kanalbereich 5 das zweite Federelement 40 in Umfangsrichtung beweglich gelagert, wobei der erste und zweite Kanalbereich 4, 5 den Federelementen 30, 40 als Führung dienen. Die Federelemente 30, 40 weisen dabei im ungestauchten Zustand eine Erstreckung auf, die der Erstreckung der Kanalbereiche 4, 5 über den Umfang des Ausgangsteils 2 entsprechen. Eine erste Anschlagsfläche 7 des ersten Anschlags 6 ist dazu ausgebildet, einem ersten Ende 31 des ersten Federelements 30 als Abstützung zu dienen, wobei eine zweite Anschlagsfläche 9 des zweiten Anschlags 8 dazu ausgebildet ist, einem ersten Ende 41 des zweiten Federelements 40 als Abstützung zu dienen. Der zweite Anschlag 8 weist eine erste Anschlagsfläche 17 zur Abstützung des ersten Federelements 30 auf. Weiterhin weist der erste Anschlag 6 eine zweite Anschlagsfläche 18 zur Abstützung des zweiten Federelements 40 auf. Die den Anschlagsflächen 7, 9 entgegengesetzten Anschlagsflächen 17, 18 des ersten und des zweiten Anschlags 6, 8 sind zur umfangsseitigen Begrenzung des jeweils anderen Federelements 30, 40 ausgebildet, können aber ebenfalls Kräfte aufnehmen, sofern ein Drehimpuls in entgegengesetzter Richtung erfolgt. Gegenüberliegend zu den Anschlagsflächen 7, 9, 17, 18 des ersten und zweiten Anschlags 6, 8 weist der Flügelflansch 20 ebenfalls Anschlagflächen 23 auf, die dazu ausgebildet sind, dem zweiten Ende 32, 42 des ersten beziehungsweise des zweiten Federelements 30, 40 als Abstützung zu dienen.
Das Eingangsteil 10 in Form des Flügelflansches 20 stellt die angetriebene Primärseite des Drehschwingungsdämpfers 1 dar und wird unmittelbar mit einem externen Drehmoment beaufschlagt und um die Drehachse A verdreht. Das mittelbar über die Federelemente 30, 40 mit dem Flügelflansch 20 wirkungsverbundene Ausgangsteil 2 wird im Folgenden als die durch die Primärseite angetriebene Sekundärseite des Drehschwingungsdämpfers 1 betrachtet. Wenn auch nicht dargestellt, kann die Primärseite vorzugsweise durch einen Verbrennungsmotor angetrieben werden, wobei die Sekundärseite das Drehmoment bevorzugt an ein an ihr befestigtes Getriebe, insbesondere an eine nicht gezeigte Getriebeeingangswelle, weitergibt.
Findet eine Verdrehung des Eingangsteils 10 gegenüber dem Ausgangsteil 2 statt, so werden das erste und zweite Federelement 30, 40 gestaucht bzw. bringen ein der Verdrehung entgegenwirkendes Gegenmoment auf. Wird das antriebsseitige Moment auf das Eingangsteil 10 reduziert bzw. erfährt das aufgebrachte Moment keine Schwankungen, sondern liegt gleichmäßig an, können sich die Federelemente 30, 40 zumindest teilweise entspannen und ihre gespeicherte Energie abgeben, um die Verdrehung des Eingangsteils 10 gegenüber dem Ausgangsteils 2 zurückzudrehen.
Die 4 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers 1 zur Veranschaulichung des Ölflusses innerhalb des Drehschwingungsdämpfers 1. Der Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst eine Welle 50, die radial außenseitig einteilig mit einem diskusförmigen Ausgangsteil 2 in Form einer Schwungmasse verbunden ist. Die Welle 50 ist durch zwei Wälzlager 61, 62 drehbar um die Längsachse A gelagert. Das Ausgangsteil 2 weist einander in Bezug auf die Drehachse A gegenüberliegend erste und einen zweite Kanalbereiche 4, 5 auf, die sich über einen Teil des Umfangs des Ausgangsteils 2 erstrecken, wobei der Außenumfangsbereich des Ausgangsteils 2 in Richtung der Drehachse A topfförmig abgekantet ist und einen zu der Drehachse A koaxialen zylindrischen Abschnitt 100 bildet. Darüber hinaus weist das Ausgangsteil 2 radial außenseitig den ersten und einen zweiten, Anschlag 6, 8 auf, die sich ebenfalls über einen Teil des Umfangs des Ausgangsteils 2 erstrecken und den ersten und den zweiten Kanalbereich 4, 5 voneinander trennen.
Ferner weist die Welle 50 einseitig zum Ausgangsteil 2 ein zur Drehachse A koaxial ausgebildetes Eingangsteil 10 auf. Das Eingangsteil 10 weist eine Aussparung 24 in Form einer Durchgangsbohrung auf und ist mittels eines Gleitlagers 60 auf der Welle 50 gegenüber dem Ausgangsteil 2 zumindest teilweise drehbar gelagert. Das Eingangsteil 10 ist durch eine Hülse 71 und einen Sicherungsring 70 in Richtung der Drehachse A an der Welle 50 gesichert, wobei ein sich in radialer Richtung erstreckender Vorsatz des Gleitlagers 60 zwischen dem Eingangsteil 10 und der Hülse 71 eingespannt ist. Somit wird auch eine axiale Abwanderung des Gleitlagers 60 in Richtung der Drehachse A verhindert und ein sicherer Sitz gewährleistet. Wie auch das Ausgangsteil 2 weist das Eingangsteil 10 ausgehend von der Welle 50 eine radiale und diskusförmige Erstreckung auf. Darüber hinaus weist das Eingangsteil 10 jeweils den Anschlägen 6, 8 des Ausgangsteils 2 gegenüberliegende Anschläge 23 auf. In den Kanalbereichen 4, 5 und zwischen den Anschlägen 6, 8, 23 ist jeweils ein Federelement 30, 40 in Umfangsrichtung gelagert, wobei die Kanalbereiche 4, 5 dem Federelementen 30, 40 als Führung dienen. Da sich die Federelemente 30, 40 mit einem ersten Enden 31, 41 an den Anschlägen 6, 8 des Ausgangsteils 2 und mit ihren zweiten Enden 32, 42 an den Anschlägen 23 des Eingangsteils 10 abgestützten, wirken die Federelemente 30, 40 einer Verdrehung des Eingangsteils 10 gegenüber dem Ausgangsteil 2 entgegen.
Zudem ist auf der vom Ausgangsteil 2 abgewandten Seite des Eingangsteils 10 ein Zahnrad 80 mittels einer Schraubverbindung 81 befestigt und dazu ausgebildet, ein entsprechendes Drehmoment über die Federelemente 30, 40 gedämpft an das Ausgangsteil 2 weiterzugeben.
Um eine Bewegung der Federelemente 30, 40 in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse A und damit aus dem Führungskanälen 4, 5 hinaus, zu verhindern, wird die dem Ausgangsteil 2 beziehungsweise den Kanalbereichen 4, 5 abgewandte Flanke der Federelemente 30, 40 durch einen Deckel 90 in den Kanalbereichen 4, 5 gehalten. Der Deckel 90 ist koaxial zu dem Ausgangsteil 2 und dem Eingangsteil 10 angeordnet, ist ebenfalls diskusförmig ausgebildet und weist eine zentrale Aussparung 91 auf der Innenseite hin zur Drehachse A auf, wobei diesseits keine Verbindung zu anderen Bauteilen, insbesondere nicht zu dem Eingangsteil 10 besteht.
Darüber hinaus weist der Deckel 90 auf seiner radial nach außen weisenden Seite ebenfalls einen zu dem zylindrischen Abschnitt 100 des Ausgangsteils 2 komplementären, abgekanteten und zylindrischen Abschnitt 101 auf, mit dem der Deckel 90 umfangsseitig am Innenumfang des zylindrischen Abschnitts 100 des Ausgangsteils 2 anliegt. Um das Ausgangsteil 2 und den Deckel 90 drehfest miteinander zu verbinden, sind die zylindrischen Abschnitte 100, 101 des Ausgangsteils 2 und des Deckels 90 miteinander verpresst und bilden zusammen einen umlaufenden Kanal 102 zwischen sich aus. Somit werden die Federelemente 30, 40 sowohl in radialer Richtung durch die Innenseite des zylindrischen Abschnitts des Deckels 101 sowie auch in axialer Richtung, durch die Kanalbereiche 4, 5 und die radial nach außen weisenden Seiten des Deckels 90 gehalten.
Da die Federelemente 30, 40 im Betrieb, also bei Verdrehungen des Eingangsteils 10 gegenüber dem Ausgangsteil 2, fortlaufend gestaucht und wieder entspannt werden und insbesondere bei diesen reversiblen Verformungen an dem Innenbereich des zylindrischen Abschnitts des Deckels 101 entlangreiben, ist eine Schmierung sowie Kühlung durch Öl vorgesehen. Zudem findet dabei auch eine fortlaufende Reibung zwischen dem Eingangsteil 10 und dem Ausgangsteil 2 statt, da das Eingangsteil 10 einseitig an dem Ausgangsteil 2 abgestützt ist und beide Teile 2, 10 eine Reibfläche 110 zwischen sich ausbilden. Darüber hinaus findet auch eine Schmierung des Gleitlagers 60 zwischen der Welle 50 und dem Eingangsteil 10 statt.
Um eine Schmierung des Drehschwingungsdämpfers 1 zu ermöglichen, weist die Welle 50 eine zentrale Bohrung 51 entlang der Längsachse A auf, die fortlaufend mit Öl beschickt wird. Ausgehend von der zentralen Bohrung 51 sind radial zur Außenumfangsfläche der Welle 52 Versorgungsbohrungen 53, 54, 55 vorgesehen. Eine erste Versorgungsbohrung 53 mündet dabei in den Bereich des Gleitlagers 60, um diesen Bereich mit Schmierstoff, insbesondere einem Öl, zu versorgen. Eine zweite Versorgungsbohrung 54 mündet in einen umlaufenden Spalt 120, der einerseits durch die Welle 50 und dem damit einteilig verbundenen Ausgangsteil 2 und andererseits durch das Eingangsteil 10 gebildet wird. Davon ausgehend führt eine dritte Versorgungsbohrung 55 durch das Eingangsteil 10, um das Öl aus dem Spalt 120 abzuleiten. Durch die Fliehkraft wird das Öl von dort aus in den Bereich des umlaufenden Kanals 102 befördert, wodurch die Federelemente 30, 40 fortlaufend mit Schmierstoff benetzt werden. Insbesondere wird so die Reibfläche 110 zwischen dem Federelementen 30, 40 und dem Innenbereich des zylindrischen Abschnitts 101 des Deckels 90 geschmiert. Da das Eingangsteil 10 in Umfangsrichtung zur umfangsseitigen Aufnahme der Federelemente 30, 40 unterbrochen ist, ist es dem Öl möglich, die Kanalbereiche 4, 5 zu erreichen.
Um den zuvor aus dem Stand der Technik beschriebenen Nachteil zu beheben und ein Aufbiegen der miteinander verpressten zylindrischen Abschnitte 100, 101 des Deckels 90 und des Ausgangsteils 2 zu verhindern, weist das Ausgangsteil 2 radial zur Drehachse A hin, ausgehend von der Reibfläche 110 auf Höhe der Federelemente 30, Ölablaufbohrungen 130 in Richtung der Drehachse A auf. Fluchtend dazu sind ebenfalls Ölablaufbohrungen 130 in dem Deckel 90 ausgebildet. Diese Ölablaufbohrungen 130 ermöglichen es, dass Öl sich nicht bis zur innenliegenden Kante der Aussparung 91 des Deckels 90 zwischen dem Ausgangsteil 2 und dem Deckel 90 anstauen muss, um abzufließen, sondern nur der tatsächlich zu kühlende und mit Schmierstoff zu versehene Bereich mit einer ausreichenden Menge an Öl versorgt wird. Diese Ölablaufbohrungen 130 bewirken weiterhin, dass eine verbesserte Kühlung der sich durch die fortlaufenden Stauchungen und Entspannungen stark erhitzenden Federelemente 30, 40 erzielt wird und somit die Langlebigkeit des Drehschwingungsdämpfers 1 erhöht wird.
In 5 ist eine schematische Frontalansicht des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers 1 von der Seite des Ausgangsteils 2 dargestellt. Um eine Unwucht durch ungleichmäßig abfließendes Öl zu verhindern, sind die Ölablaufbohrungen 130 jeweils so angeordnet, dass ein gleichmäßiges Abfließen über den Umfang möglich ist. Weist der Drehschwingungsdämpfer 1 beispielsweise ein zueinander gegenüberliegendes Paar an Federelementen 30, 40 auf, so sind bevorzugt auch die Ölablaufbohrungen 130 an dem Ausgangsteil 2 aber auch an dem Deckel 90 gegenüber der Drehachse A gespiegelt zueinander ausgebildet.
Um die Kühlung insbesondere der Federelemente 30, 40 zu verbessern und somit deren Lebenserwartung weiter zu erhöhen, ist es weiterhin bevorzugt, lediglich Ölablaufbohrungen 130 im Bereich der Federelemente 30, 40 auszubilden. Dies führt dazu, dass durch die Fliehkraft nach außen beschleunigtes Öl zu den Ölablaufbohrungen 130 an den Federelementen 30, 40 hin fließt und diese somit einen größeren Volumenstrom an Öl erfahren, als wenn die Ölabflussbohrungen 130 gleichmäßig über den Umfang des Ausgangsteils 2 und des Deckels 90 verteilt wären.
Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer 1 mit einem Eingangsteil 10 und einem Ausgangsteil 2, die gegen die Wirkung von Federelementen 30, 40 begrenzt relativ zueinander um eine Drehachse A verdrehbar sind. Der Drehschwingungsdämpfer 1 weist Ölablaufbohrungen 130 auf, die axial bezogen auf die Drehachse A ausgebildet sind und über die Öl im Betrieb aus dem Drehschwingungsdämpfer 1 abgeführt werden kann. Hierdurch kann ein definierter Durchfluss an Öl, insbesondere im Bereich der Federelemente 30, 40, erreicht werden und verhindert werden, dass sich Öl im Drehschwingungsdämpfer 1 anstaut und ungewollte Kräfte auf Teile des Drehschwingungsdämpfers 1 wirken, die zu einer Schädigung des Drehschwingungsdämpfers 1 führen könnten.
In den 6 bis 14 wird insbesondere auf einen zweiten Aspekt des Drehschwingungsdämpfers 1 abgestellt, der sich mit unterschiedlich langen Federelementen 30, 40 beschäftigt. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Eingangsteils 10 eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Eingangsteil 10 stellt eine Schwungmasse dar und ist vorzugsweise als Blechelement, alternativ bevorzugt als ein Guss- oder Schmiedeteil ausgebildet. Das Eingangsteil 10 ist gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform als ein Flügelflansch 20 ausgebildet, wobei der Flügelflansch 20 zwei in dieser ersten Ausführungsform symmetrisch zueinander ausgebildete, sich radial von einem Flügelflanschkörper 21 weg erstreckende Flügel 22 aufweist. Darüber hinaus weist der Flügelflanschkörper 21 eine zu seiner Außenumfangsfläche und koaxial zu einer Drehachse A ausgebildete Aussparung 24 auf. Der Flügelflansch 20 ist in dieser Ausführungsform punktsymmetrisch zur Drehachse A ausgebildet. Die Flügel 22 sind somit einander gegenüberliegend ausgebildet. Die in diesem Dokument verwendeten Begriffe radial oder radiale Richtung, axial oder axiale Richtung und Umfangsrichtung werden, sofern nicht explizit etwas anderes ausgeführt ist, immer in Bezug auf die Drehachse A verstanden.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausgangsteils 2 des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers gemäß der ersten Ausführungsform. Das Ausgangsteil 2 ist als diskusförmige Schwungmasse ausgebildet, mit einer koaxial zur Umfangsseite ausgebildeten Aussparung 3. Wie auch der Flügelflansch 20 ist das Ausgangsteil 2 vorzugsweise als Blechelement, alternativ bevorzugt als ein Guss- oder Schmiedeteil ausgebildet. Das Ausgangsteil 2 weist umfangsseitig und zueinander gegenüberliegend einen ersten Kanalbereich 4 und einen zweiten Kanalbereich 5 auf, die sich über einen Teil des Umfangs des Ausgangsteils 2 erstrecken. Der erste Kanalbereich 4 ist über einen größeren Umfangsabschnitt als der zweite Kanalbereich 5 ausgebildet. Darüber hinaus weist das Ausgangsteil 2 radial außenseitig einen ersten Anschlag 6 und einen zweiten Anschlag 8 auf, die ebenfalls symmetrisch zueinander ausgebildet sind, die sich ebenfalls über einen Teil des Umfangs des Ausgangsteils 2 erstrecken und den ersten und den zweiten Kanalbereich 4, 5 voneinander trennen. Der erste und der zweite Anschlag 6, 8 sind symmetrisch zu der vertikalen Achse B ausgebildet. Der erste Anschlag 6 weist eine erste Anschlagsfläche 7 auf, die in Umfangsrichtung in Richtung des ersten Kanalbereichs 4 weist. Eine zweite Anschlagsfläche 18, die in Umfangsrichtung entgegengesetzt zur ersten Anschlagsfläche 7 am ersten Anschlag 6 ausgebildet ist, weist in Richtung des zweiten Kanalbereichs 5. Der zweite Anschlag 8 weist eine erste Anschlagsfläche 17 auf, die in Umfangsrichtung in Richtung des ersten Kanalbereichs 4 weist, während eine gegenüberliegende zweite Anschlagsfläche 9 in Richtung des zweiten Kanalbereichs 5 weist.
Die 8 zeigt schematisch eine Bewegungsabfolge a) bis d) eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers 1 gemäß der ersten Ausführungsform zur Veranschaulichung seiner Funktionsweise. Der Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst neben dem Eingangsteil 10 und dem Ausgangsteil 2 ein erstes Federelement 30 und ein zweites Federelement 40, die jeweils als Druckfeder ausgebildet sind. Das Eingangsteil 10 in Form des Flügelflansches 20 ist gegenüber dem Ausgangsteil 2 verdrehbar ausgebildet. In dem ersten Kanalbereich 4 des Ausgangsteils 2 ist das erste Federelement 30 und in dem zweiten Kanalbereich 5 das zweite Federelement 40 in Umfangsrichtung beweglich gelagert, wobei der erste und zweite Kanalbereich 4, 5 den Federelementen 30, 40 als Führung dienen. Abhängig von der Ausdehnung des Umfangsabschnitts der Kanalbereiche 4, 5 in Umfangsrichtung bezogen auf die Drehachse A weisen auch die Federelemente 30, 40 jeweils eine Erstreckung im ungestauchten Zustand entsprechend der Ausdehnung des jeweiligen Umfangsabschnitts, jeweils betrachtet in Umfangsrichtung, auf. Folglich ist auch das erste Federelement 30 mit einer größeren Erstreckung in Umfangsrichtung ausgebildet als das zweite Federelement 40. Eine erste Anschlagsfläche 7 des ersten Anschlags 6 dient einem ersten Ende 31 des ersten Federelements 30 als Abstützung, wobei eine zweite Anschlagsfläche 9 des zweiten Anschlags 8 dazu ausgebildet ist, einem ersten Ende 41 des zweiten Federelements 40 als Abstützung zu dienen. Der zweite Anschlag 8 weist eine erste Anschlagsfläche 17 zur Abstützung des ersten Federelements 30 auf. Weiterhin weist der erste Anschlag 6 eine zweite Anschlagsfläche 18 zur Abstützung des zweiten Federelements 40 auf. Die Anschlagsflächen 7, 9 entgegengesetzten Anschlagsflächen 17, 18 des ersten und des zweiten Anschlags 6, 8 sind zur umfangsseitigen Begrenzung des jeweils anderen Federelements 30, 40 ausgebildet, können aber ebenfalls Kräfte aufnehmen, sofern ein Drehimpuls in entgegengesetzter Richtung erfolgt. Gegenüberliegend zu den Anschlagsflächen 7, 9, 17, 18 des ersten und zweiten Anschlags 6, 8 weist der Flügelflansch 20 ebenfalls Anschlagflächen 23 auf, die dazu ausgebildet sind, dem zweiten Ende 32, 42 des ersten beziehungsweise des zweiten Federelements 30, 40 als Abstützung zu dienen.
Das Eingangsteil 10 in Form des Flügelflansches 20 stellt die angetriebene Primärseite des Drehschwingungsdämpfers 1 dar und wird unmittelbar mit einem externen Drehmoment beaufschlagt und um die Drehachse A verdreht. Das mittelbar über die Federelemente 30, 40 mit dem Flügelflansch 20 wirkungsverbundene Ausgangsteil 2 wird im Folgenden als die durch die Primärseite angetriebene Sekundärseite des Drehschwingungsdämpfers 1 betrachtet. Wenn auch nicht dargestellt, kann die Primärseite vorzugsweise durch einen Verbrennungsmotor angetrieben werden, wobei die Sekundärseite das Drehmoment bevorzugt an ein an ihr befestigtes Getriebe, insbesondere an eine nicht gezeigte Getriebeeingangswelle, weitergibt. Allerdings ist der Drehschwingungsdämpfer 1 nicht auf die Anbringung zwischen einem Getriebe und einem Motor beschränkt. Alternativ bevorzugt kann der Drehschwingungsdämpfer 1 auch als Schwingungsabsorber zusammen mit einem Riemenscheibenentkoppler installiert werden. Grundsätzlich ist eine Nutzung in verschiedenen Ausführungsformen bevorzugt, um Drehschwingungen zu dämpfen.
In Schritt a) wirkt kein Drehmoment auf den Flügelflansch 20, beziehungsweise wird der Flügelflansch 20 nicht verdreht. Somit werden das erste und das zweite Federelement 30, 40 nicht durch den Flügelflansch 20 mit einer Druckkraft beaufschlagt, sind also ungestaucht. Gemäß der ersten Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers 1 weisen die Flügel 22 des Flügelflansches 20 eine gegenüber den Anschlägen 6, 8 jeweils geringere Erstreckung in Umfangsrichtung auf. Somit können in dieser Ruheposition die Flügel 22 auch ohne Kontakt gegenüber den Federelementen 30, 40 ausgerichtet sein. Folglich kann sich der Flügelflansch 20 um einen gewissen Grad um die Längsachse A verdrehen, ohne dass eine Gegenkraft durch die Federelemente 30, 40 auf ihn einwirkt.
In Schritt b) wirkt ein Drehmoment auf den Flügelflansch 20, wobei sich dieser gegenüber dem Ausgangsteil 2 verdreht. Aufgrund der unterschiedlichen Erstreckung der Federelemente 30, 40, stützt sich ein Flügel 22 des Flügelflansches 20 zunächst an dem längeren, ersten Federelement 30 ab, wobei der weitere Flügel 22 noch beabstandet zum zweiten Ende 42 des zweiten Federelements 40 ausgerichtet ist. Somit wird ausschließlich durch das erste Federelement 30 eine Gegenkraft auf den Flügelflansch 20 aufgebracht.
In Schritt c) wird das Drehmoment auf den Flügelflansch 20 erhöht, so dass das erste Federelement 30 durch den Flügel 22 gestaucht wird. Dies führt zu einer weiteren Verdrehung des Flügelflansches 20 gegenüber dem Ausgangsteil 2, bis auch der andere Flügel 22 mit seiner Anschlagfläche 23 an dem zweiten Ende 42 des zweiten Federelements 40 anliegt und die zusätzliche Gegenkraft des zweiten Federelements 40 einem Weiterdrehen des Flügelflansches 20 entgegenwirkt.
Wird gemäß Schritt d) das Drehmoment auf den Flügelflansch 20 weiter erhöht, wird nun sowohl das erste als auch das zweite Federelement 30, 40 durch eine weitere Verdrehung des Flügelflansches 20 gegenüber dem Ausgangsteil 2 gestaucht.
Die 10 zeigt eine schematische Darstellung a) bis d) eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform, zur Veranschaulichung ihrer Funktionsweise. Bei der zweiten Ausführungsform handelt es sich um eine veränderte ersten Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers 1. In der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich das Ausgangsteil 2 lediglich von dem Ausgangsteil 2 der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Anschläge 6, 8 eine verringerte Erstreckung in Umfangsrichtung aufweisen. Weiterhin sind die Anschläge 6, 8 in dieser Ausführungsform einander gegenüberliegend ausgebildet, so dass also der erste Anschlag 6 durch eine Drehung um 180° um die Drehachse A in den zweiten Anschlag 8 überführt werden kann. Erster Anschlag 6 und zweiter Anschlag 8 sind also punktsymmetrisch zur Drehachse A in einer Ebene senkrecht zur Drehachse A ausgebildet. Dadurch weisen der erste und der zweite Kanalbereich 4, 5 eine identische Erstreckung in Umfangsrichtung auf. Demgegenüber sind die Federelemente 30, 40 in ihrer Erstreckung in Umfangsrichtung gegenüber der ersten Ausführungsform unverändert. Folglich weist der zweite Kanalbereich 5 eine größere Erstreckung in Umfangsrichtung als das zweite Federelement 40 auf. Gegenüber den verkürzten Anschlägen 6, 8 weist das Eingangsteil 10 in Form des Flügelflansches 20, gemäß der zweiten Ausführungsform, Flügel 22 auf, die eine größere Erstreckung in Umfangsrichtung aufweisen, als die Flügel 22 der ersten Ausführungsform und darüber hinaus eine größere Erstreckung in Umfangsrichtung aufweisen als die Anschläge 6, 8. Das zweite Federelement 40 stützt sich sowohl mit seinem ersten als auch mit seinem zweiten Ende 31, 32 an den zueinander hin gewandten Anschlagflächen 23 der Flügel 22 ab, womit ein Verrutschen des zweiten Federelements 40 in dem zweiten Kanalbereich 5 verhindert wird.
Somit unterscheidet sich der Flügelflansch 20 der zweiten Ausführungsform insbesondere gegenüber dem Flügelflansch der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Flügel 22 des Flügelflansches 20 asymmetrisch bezogen auf die Drehachse A und nicht punktsymmetrisch angeordnet sind. Die Flügel 22 des Flügelflansches 20 sind symmetrisch zu einer Achse senkrecht zur Drehachse A.Identisch gegenüber der ersten Ausführungsform sind gemäß der zweiten Ausführungsform die entsprechenden sonstigen Anschlagflächen 7, 9, 17, 18 zwischen dem Ausgangsteil 2, dem ersten und zweiten Federelement 30, 40 und den Flügeln 22 des Flügelflansches 20 ausgebildet.
Im Schritt a) wirkt kein Drehmoment auf den Flügelflansch 20. Somit wirkt auch keine Kraft über die Flügel 22 auf das erste Federelement 30, das bereits in dieser Position mit einem ersten Ende 31 an einer ersten Anschlagsfläche 7 eines ersten Anschlags 6 und mit einem zweiten Ende 32 an einer der Anschlagfläche 7 gegenüberliegenden Anschlagfläche 23 an dem Flügel 22 anliegt.
In Schritt b) wird das Drehmoment auf den Flügelflansch 20 erhöht, so dass sich dieser gegenüber dem Ausgangsteil 2 verdreht und das erste Federelement 30 gestaucht wird. Das zweite Federelement 40 liegt nach wie vor ungestaucht an den Flügeln 22 an und wird in Umfangsrichtung in Richtung des ersten Anschlags 6 verschoben.
Gemäß Schritt c) wird das Drehmoment weiter erhöht, so dass sich der Flügelflansch 20 weiter gegenüber dem Ausgangsteil 2 verdreht und das erste Federelement 30 weiter gestaucht wird. Die Verdrehung ist so weit fortgeschritten, dass mittlerweile auch das erste Ende 41 des zweiten Federelements 40 an der Anschlagsfläche 9 des zweiten Anschlags 8 anliegt und eine Gegenkraft gegenüber der Verdrehung des Flügelflansches 20 ausübt.
In Schritt d) ist der Flügelflansch 20 mit einem weiter verstärkten Drehmoment beaufschlagt, so dass eine weitere Verdrehung des Flügelflansches 20 gegenüber dem Ausgangsteil 2 stattgefunden hat und sowohl das erste als auch das zweite Federelement 30, 40 gestaucht werden und zusammen eine Gegenkraft entgegengesetzt zu dem auf den Federflansch 20 beaufschlagten Drehmoment ausüben.
Die 10 und 11 zeigen ein Ausgangsteil 2 und ein Eingangsteil 10 einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers 1, wobei die 12 den gesamten Drehschwingungsdämpfer 1, umfassend das Ausgangsteil 2 und das Eingangsteil 10, schematisch darstellt. Bei dem Ausgangsteil 2 und Eingangsteil 10 handelt es sich auch hier jeweils um eine erste und zweite Schwungmasse. Die vorgeschlagenen Schwungmassen können jeweils bevorzugt als Blechelement, alternativ bevorzugt als ein Guss oder Schmiedeteil ausgebildet sein.
Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich gegenüber der ersten und zweiten Ausführungsform insbesondere dadurch, dass das Eingangsteil 10 nun diskusförmig und nicht in Form eines Flügelflansches ausgebildet ist. Dabei ist das Ausgangsteil 2, dargestellt in 10, die angetriebene Seite und das Eingangsteil 10, dargestellt in 11, die antreibende Seite. In dem Eingangsteil 10 sind ein erster Kanalbereich 4 und ein zweiter Kanalbereich 5 und im Ausgangsteil 2 sind ein erster Kanalbereich 11 und ein zweiter Kanalbereich 12 in Form von Halbschalen ausgebildet, so dass sich vier Kanalbereiche 4, 5, 11, 12 ergeben. Das erste Federelement 30 ist dabei in den gegenüberliegenden ersten Kanalbereichen 4 und 11 und das zweite Federelement 40 in den gegenüberliegenden zweiten Kanalbereichen 5 und 12 gelagert. Drei der vier Kanalbereiche 4, 11, 12 weisen in Umfangsrichtung eine identische Länge auf, wobei der im Eingangsteil 10 ausgebildete vierte Kanalbereich 5 gegenüber den anderen drei Kanalbereichen 4, 11, 12 verkürzt ausgebildet ist.
Wie auch bei den zuvor genannten ersten und zweiten Ausführungsformen sind zwischen den Kanalbereichen 4, 5, 11, 12 sowohl bei dem Ausgangsteil 2 als auch bei dem Eingangsteil 10 symmetrisch zueinander angeordnete Anschläge 6, 8, 13, 15 ausgebildet, die die Kanalbereiche 4, 5, 11, 12 des Ausgangs- und Eingangsteils 2, 10 jeweils voneinander trennen. Die Anschläge 6, 8 des Ausgangsteils 2 weisen in Umfangsrichtung eine größere Erstreckung auf als die Anschläge 13, 15 des Eingangsteils 10, wobei die zusätzliche Erstreckung der Anschläge 6, 8 des Ausgangsteils 2 sich in den Bereich des zweiten Kanalbereichs 5 erstrecken und diesen somit gegenüber dem ersten Kanalbereich 4 in Umfangsrichtung verkürzen. Somit ist der zweite Kanalbereich 5 des Ausgangsteils 2 der gegenüber den anderen Kanalbereichen 4, 11, 12 verkürzte Kanalbereich 5.
In 12 sind das Ausgangsteil 2 und das Eingangsteil 10 übereinander beziehungsweise koaxial zu einer Drehachse A angeordnet, so dass die Aussparungen 3, 16 des Ausgangsteils 2 und des Eingangsteils 10 zueinander fluchten. Aus dieser Fig. ist der in Umfangsrichtung verkürzte zweite Kanalbereich 5 des Ausgangsteils 2 gegenüber dem zweiten, unverkürzten Kanalbereich 12 des Eingangsteils 10 erkennbar. Wie in 12 dargestellt, weisen die Federelemente 30, 40 auch in dieser Ausführungsform eine unterschiedliche Erstreckung in Umfangsrichtung auf. Dabei entspricht die Erstreckung des ersten Federelements 30 in Umfangsrichtung im ungestauchten Zustand der Erstreckung des Umfangsabschnitts der ersten Kanalbereiche 4, 11 des Ausgangsteils 2 und des Eingangsteils 10. Das zweite Federelement 40 hingegen ist verkürzt gegenüber dem ersten Federelement 30 ausgebildet, wobei seine Erstreckung in Umfangsrichtung der Erstreckung des Umfangsabschnitts des zweiten, verkürzten, Kanalbereichs 5 des Ausgangsteils 2 entspricht.
Wie auch bei den vorangegangenen Ausführungsformen findet beim Aufbringen eines Drehmoments auf das antreibende Eingangsteil 10 eine Verdrehung des Eingangsteils 10 gegenüber dem Ausgangsteil 2 statt. Dabei wird zunächst das erste Federelement 30 gestaucht. Das zweite Federelement 40 wird bei der Drehung des Eingangsteils 10 gegenüber dem Ausgangsteil 2 durch dieses ebenfalls um die Drehachse A verdreht, bleibt allerdings ungestaucht, bis es an dem ersten Anschlag 13 des Eingangsteils 10 anliegt. Die Erstreckung des zweiten Federelements 40 und des verkürzten zweiten Kanalbereichs 5 des Ausgangsteils 2 in Umfangsrichtung sind so aufeinander abgestimmt, dass das zweite Federelement 40 entweder durch den Kanalbereich 12 oder bzw. und durch die Anschläge 6, 8 auch dann gezielt geführt wird, wenn das zweite Federelement 40 noch nicht drehmomentwirksam im Eingriff mit dem ersten Anschlag 13 des Eingangsteils 10 steht. Dadurch ist die Position des zweiten Federelements 40 in dem es umgebenden Kanalbereich 5, 12 trotz der kürzeren Länge sichergestellt und die Wirkung auf eine Unwucht des Drehschwingungsdämpfers 1 ist reduziert.
13 zeigt ein Beispiel eines aus koaxialen Druckfedern aufgebauten Federelementes in Form eines Federpaketes 250, welches beispielsweise innerhalb des Kanalbereichs 4, 5 des Ausgangsteils 2 und innerhalb des Kanalbereichs 11, 12 des Eingangsteils 10, gemäß der dritten Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers 1, gelagert ist. Gemäß dieser Gestaltung des ersten und/oder zweiten Federelementes 30, 40 als Federpaket 250 ist koaxial innerhalb der jeweiligen Außenfeder 251 eine verkürzte Innenfeder 252 integriert. Die Innenfeder 252 ist gegenüber der Außenfeder 251 verkürzt und unbeweglich innerhalb der Außenfeder 251 gelagert. Allerdings wird der Widerstand gegenüber einer Stauchung der Außenfeder 251 bei einer ausschließlichen Belastung dieser durch die zusätzliche Innenfeder 252 nicht erhöht. Erst wenn die Außenfeder 251 auf die Länge der Innenfeder 252 gestaucht wurde, kommt auch der Widerstand der Innenfeder 522 zum Tragen. Vorzugsweise sind das erste und das zweite Federelement 30, 40 jeweils als Federpakete 250 ausgebildet, wobei die jeweiligen Innenfedern 252 zueinander und die jeweiligen Außenfedern 251 zueinander eine individuelle Länge zueinander aufweisen. Somit sind die vier Federn 251, 252 jeweils unterschiedlich lang zueinander ausgebildet. Vorzugsweise ist die Ausbildung des ersten und zweiten Federelements 30, 40 in Form von Federpaketen 250 nicht auf die dritte Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers 1 beschränkt, sondern auch für die erste und zweite Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers 1 und auch für die anderen Aspekte des Drehschwingungsdämpfers 1 bevorzugt.
14 zeigt eine mit dem beschriebenen Drehschwingungsdämpfer 1 erreichbare Dämpferkennlinie. In dem mit a) gekennzeichneten horizontalen Bereich findet eine Verdrehung des Eingangsteils 10 gegenüber dem Ausgangsteil 2 statt, ohne dass das erste Federelement 30 eine Gegenkraft bzw. ein Moment der Verdrehung entgegenbringt. Ist eine bestimmte Verdrehung, der mit b) gekennzeichneter Punkt, erreicht, kommt das erste Federelement 30 sowohl an dem Anschlag 15, 23 des Eingangsteils 10 als auch an dem Anschlag 6 des Ausgangsteils 2 zum Anliegen. Dies ist der oben beschriebene Freiwinkel, der in diesem Beispiel bei etwa 5° liegt. Wird das Drehmoment nun weiter auf das Eingangsteil 10 erhöht, verdreht sich dieses weiter gegenüber dem Ausgangsteil 2, wobei das Drehmoment abhängig vom Drehwinkel linear bis zu einem Punkt c) ansteigt. An diesem Punkt angelangt, wurde das erste Federelement 30 so weit gestaucht, dass nun auch das zweite Federelement 40 an dem Anschlag 13, 23 des Eingangsteils 10 und dem Anschlag 8 des Ausgangsteils 2 zum Anliegen kommt. Dies ist der oben beschriebene Übergangswinkel. Folglich wirken nun das erste und zweite Federelement 30, 40 gemeinsam einer weiteren Verdrehung entgegen. Dies ist in 14 durch das linear stärker ansteigende Widerstandsmoment zwischen den Punkten c) und d) gegenüber einem steigenden Verdrehwinkel dargestellt. Dass eine Verdrehung des Eingangsteils 10 gegenüber dem Ausgangsteil 2 konstruktionsbedingt auf einen bestimmten Verdrehwinkel limitiert ist, wird mit Punkt d) ausgedrückt. Die Punkte a) bis d) in 14 entsprechen dabei den Situation a) bis d) aus 8 oder 9.
Durch den Einsatz eines Federpakets 250 als ersten Federelement 30 und/oder als zweitem Federelement 40 kann die Zahl der Stufen in der Dämpferkennlinie erhöht werden. Sind beispielsweise das erste und das zweite Federelement 30, 40 als Federpaket 250 ausgebildet, wobei die jeweiligen Außenfedern 251 und Innenfedern 252 unterschiedliche Erstreckung zueinander aufweisen, ist es beispielsweise möglich, eine vierstufige Dämpferkennlinie zu erzielen. Somit kann das Drehmoment bei einer weiteren Verdrehung des Eingangsteils gegenüber dem Ausgangsteil approximiert kurvenförmig ansteigen.
Die 15 bis 17 betreffen insbesondere den oben genannten dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die 15 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers 1, zur Veranschaulichung weiterer Komponenten des Drehschwingungsdämpfers 1. Der Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst eine Welle 50, die radial außenseitig mit einem diskusförmigen Ausgangsteil 2 in Form einer Schwungmasse verbunden ist. Im Folgenden wird von einer drehfesten Verbindung zwischen der Welle 50 und dem Ausgangsteil 2 ausgegangen, wobei vorsorglich darauf hingewiesen wird, dass auch eine umgekehrte Anordnung möglich ist, also dass das Eingangsteil 10 drehfest mit der Welle 50 verbunden ist, wobei die weiteren Komponenten dementsprechend angeordnet werden.
Das Ausgangsteil 2 weist einander in Bezug auf die Drehachse A gegenüberliegend erste und zweite Kanalbereiche 4, 5 auf, die sich über einen Teil des Umfangs des Ausgangsteils 2 erstrecken, wobei der Außenumfangsbereich des Ausgangsteils 2 in Richtung der Drehachse A topfförmig abgekantet ist und einen zu der Drehachse A koaxialen zylindrischen Abschnitt 100 bildet. Darüber hinaus weist das Ausgangsteil 2 radial außenseitig den ersten und einen zweiten, Anschlag 6, 8 auf, die sich ebenfalls über einen Teil des Umfangs des Ausgangsteils 2 erstrecken und den ersten und den zweiten Kanalbereich 4, 5 voneinander trennen.
Ferner weist der Drehschwingungsdämpfer 1 gegenüberliegend zum Ausgangsteil 2 ein zu der Drehachse A koaxial ausgebildetes Eingangsteil 10 auf. Das Eingangsteil 10 ist mittels eines Zwischenteils 82 zudem auf der vom Ausgangsteil 2 abgewandten Seite mit einem Zahnrad 80 drehfest durch Schraubverbindungen 81 verbunden. Das Zahnrad 80 ist dazu ausgebildet, ein entsprechendes Drehmoment aufzunehmen und in den Drehschwingungsdämpfer 1 einzuleiten. Bevorzugt kann über das Zahnrad 80 eine direkte oder indirekte Verbindung zu einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors hergestellt werden. Die Verbindung aus Eingangsteil 10, Zwischenteil 82 und Zahnrad 80 weist eine durchgehende Aussparung 24 auf und ist mittels eines Gleitlagers 60 auf der Welle 50 gegenüber dem Ausgangsteil 2 zumindest teilweise drehbar gelagert. Das Eingangsteil 10 ist durch eine Mutter 370, die auf einen wellenseitiges Gewinde 71 geschraubt wird, in Richtung der Drehachse A an der Welle 50 gesichert, wobei ein sich in radialer Richtung erstreckender Vorsatz des Gleitlagers 60 zwischen dem Zwischenenteil 82 und der Mutter 370 eingespannt ist. Somit wird auch eine axiale Abwanderung des Gleitlagers 60 in Richtung der Drehachse A verhindert und ein sicherer Sitz gewährleistet. Gegenüberliegend ist das Eingangsteil 10 mit einer umlaufenden Reibfläche in Form eines Reiblagers 63 an dem Ausgangsteil 2 abgestützt bzw. drehbar gelagert.
Wie auch das Ausgangsteil 2 weist das Eingangsteil 10 ausgehend von der Welle 50 eine radiale und diskusförmige Erstreckung auf. Darüber hinaus weist das Eingangsteil 10 jeweils den Anschlägen 6, 8 des Ausgangsteils 2 gegenüberliegende Anschläge 23 auf. In den Kanalbereichen 4, 5 und zwischen den Anschlägen 6, 8, 23 ist jeweils ein Federelement 30, 40 in Umfangsrichtung gelagert, wobei die Kanalbereiche 4, 5 dem Federelementen 30, 40 als Führung dienen. Da sich die Federelemente 30, 40 mit einem ersten Enden 31, 41 an den Anschlägen 6, 8 des Ausgangsteils 2 und mit ihren zweiten Enden 32, 42 an den Anschlägen 23 des Eingangsteils 10 abgestützten, wirken die Federelemente 30, 40 einer Verdrehung des Eingangsteils 10 gegenüber dem Ausgangsteil 2 entgegen.
Um eine Bewegung der Federelemente 30, 40 in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse A und damit aus dem Führungskanälen 4, 5 hinaus, zu verhindern, wird die dem Ausgangsteil 2 beziehungsweise den Kanalbereichen 4, 5 abgewandte Flanke der Federelemente 30, 40 durch einen Deckel 90 in den Kanalbereichen 4, 5 gehalten. Der Deckel 90 ist koaxial zu dem Ausgangsteil 2 und dem Eingangsteil 10 angeordnet, ist ebenfalls diskusförmig ausgebildet und weist eine zentrale Aussparung 91 auf der Innenseite hin zur Drehachse A auf, wobei diesseits keine Verbindung zu anderen Bauteilen, insbesondere nicht zu dem Eingangsteil 10 besteht.
Darüber hinaus weist der Deckel 90 auf seiner radial nach außen weisenden Seite ebenfalls einen zu dem zylindrischen Abschnitt 100 des Ausgangsteils 2 komplementären abgekanteten und zylindrischen Abschnitt 101 auf, mit dem der Deckel 90 umfangsseitig am Innenumfang des zylindrischen Abschnitts 100 des Ausgangsteils 2 anliegt. Um das Ausgangsteil 2 und den Deckel 90 drehfest miteinander zu verbinden, sind die zylindrischen Abschnitte 100, 101 des Ausgangsteils 2 und des Deckels 90 miteinander verpresst und bilden zusammen einen umlaufenden Kanal 102 zwischen sich aus. Somit werden die Federelemente 30, 40 sowohl in radialer Richtung durch die Innenseite des zylindrischen Abschnitts des Deckels 101 sowie auch in axialer Richtung, durch die Kanalbereiche 4, 5 und die radial nach außen weisenden Seiten des Deckels 90 gehalten.
Beidseitig des Drehschwingungsdämpfers 1 ist die Welle 50 mit zwei Lagersitzen 351, 352 versehen, die dazu ausgebildet sind, zwei Wälzlager 61, 62 aufzunehmen, wobei die Welle 50 durch die zwei Wälzlager 61, 62 drehbar um die Längsachse A gelagert ist.
16 zeigt eine schematische Darstellung einer drehfesten Verbindung zwischen einer Welle 50 und einem Ausgangs- oder Eingangsteil 2, 10, gemäß einer ersten Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers 1. Im Folgenden für die 5 und 6 wird auch hier lediglich von dem mit der Welle 50 verbundenen Ausgangsteil 2 gesprochen, wobei vorzugsweise alternativ auch das Eingangsteil 10 mit der Welle verbunden ist.
Gemäß der ersten Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers 1 sind die Welle 50 und das Ausgangsteil 2 einteilig hergestellt. Unter einer einteiligen Herstellung ist hier beispielsweise eine Herstellung durch Fräsung der Welle 50 und des Ausgangsteils 2 aus einem Stück Material definiert, so dass keine nachträgliche Verbindung zwischen der Welle 50 und dem Ausgangsteil 2 in Form beispielsweise einer Schraub-, Press-, oder Schweißverbindung hergestellt werden muss.
Eine zweigeteilte Ausführung der Welle 50 und des Ausgangsteils 2, die nachträglich miteinander drehfest verbunden werden, hat sich unter dem Aspekt als nachteilig erwiesen, als dass durch die eingeleiteten Kräfte in das Zahnrad 80 Radialkräfte sowie Axialkräfte auf den Drehschwingungsdämpfer 1 wirken. Diese Kräfte können zu einem Verkippen des Drehschwingungsdämpfers 1 gegenüber der Welle 50 und somit zu einer zusätzlichen Belastung der beiden Kugellager, aber auch zu einem Verkippen des Ausgangsteils 2 gegenüber dem Eingangsteil 10 und einem sich damit ändernden Abstand der Anschläge 6, 8, 23 des Eingangsteils 10 und des Ausgangsteil 2 führen. Durch die hohen Drehzahlen und den Bauraumbedingungen besteht bei einer einteiligen Ausbildung nicht die Problematik, dass Momente oder Bauteilbelastungen zu einer Abscherung der Elemente zueinander führen würden, wie es bei einer nachträglichen Verbindung zwischen der Welle 50 und dem Ausgangsteil 2 potentiell möglich ist. Darüber hinaus ist die einteilige Herstellung der Verbindung aus der Welle 50 und dem Ausgangsteil 2 bauraumsparend.
17 zeigt eine schematische Darstellung einer drehfesten Verbindung zwischen einer Welle 50 und einem Ausgangsteil 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers 1. Anders als in der ersten Ausführungsform ist in der zweiten Ausführungsform die Welle 50 nicht einteilig mit dem Ausgangsteil 2 verbunden. In der zweiten Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers 1 wird das Ausgangsteil 2 nachträglich form-, reib-, und/oder stoffschlüssig an einer entsprechenden Aufnahmestelle an der Welle 50 drehfest verbunden. Der Vorteil einer zweiteiligen Ausführungsform gegenüber einer einteiligen Ausführungsform besteht darin, dass die Welle 50 und das Ausgangsteil 2 beispielsweise aus verschiedenen, den jeweiligen Bedingungen angepassten Werkstoffen herstellbar sind. Auch ist durch eine getrennte Herstellung auch das Bearbeitungsspektrum des jeweiligen Bauteils erhöht. Auch sind die Herstellungskosten für ein einteiliges Bauteil gegenüber denen eines zweiteiligen Bauteils erhöht. Das Verbinden des Ausgangsteils 2 mit der Welle 50 erfolgt im Anschluss an die jeweilige Bauteilbearbeitung durch vorzugsweise Nieten, Schrauben, Schweißen, Löten oder /und Klemmen.
Dieser dritte Aspekt der Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer 1 mit einem Eingangsteil 10 und ein Ausgangsteil 2, die gegen die Wirkung von Federelementen 30, 40 begrenzt relativ zueinander um eine Drehachse A verdrehbar sind. Der Drehschwingungsdämpfer 1 weist eine sich koaxial zu der Drehachse A erstreckende Welle 50 auf, wobei das Ausgangsteil 2 oder das Eingangsteil 10 drehfest mit der Welle 50 verbunden ist. Zur drehbaren Lagerung des Drehschwingungsdämpfers 1 um die Drehachse A, sind in Richtung der Drehachse A vor der Anordnung aus dem Eingangsteil 10 und dem Ausgangsteil 2 ein erstes Wälzlager 61 und hinter der Anordnung aus dem Eingangsteil 10 und Ausgangsteil 2 ein zweites Wälzlager 62 an der Welle 50 angeordnet.
18 bezieht sich insbesondere auf einen vierten Aspekt der Erfindung. Die 18 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers 1, zur Veranschaulichung weiterer Komponenten des Drehschwingungsdämpfers 1. Der Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst eine koaxial zu der Drehachse A angeordnete erste Welle 450 und eine ebenfalls koaxial zu der Drehachse A angeordnete zweite Welle 451. Die erste Welle 450 ist relativ zu der zweiten Welle 451 über ein erstes Lager 460 in einer Längsbohrung 452 der zweiten Welle 451 drehbar gelagert. Darüber hinaus, ist zwischen der ersten Welle 450 und der zweiten Welle 451 ein zweites Lager 461 vorgesehen, welches als Abstandshalter zwischen der ersten Welle 450 und der zweiten Welle 451 ausgebildet ist und die die erste Welle 450 und die zweite Welle 451 in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse A zueinander abstützt.
Ausgehend von der Drehachse A ist in radialer Richtung die zweite Welle 451 mit einem ersten Lagersitz 471 durch ein erstes Wälzlager 470 an einem nicht dargestellten Gehäuse drehbar gelagert. Dementsprechend ist entlang der Drehachse A versetzt die erste Welle 450 mit einem zweiten Lagersitz 481 durch ein zweites Wälzlager 480 an ihrem von der zweiten Welle 451 abgewandten Ende an dem nicht dargestellten Gehäuse drehbar gelagert.
Umfangsseitig weist die erste Welle 450 einen Flanschabschnitt 453 auf, der dazu ausgebildet ist, mittels Schraubverbindungen 454 eine drehfeste Verbindung zwischen dem sich ausgehend von der ersten Welle 450 radial und diskusförmig erstreckenden Eingangsteil 10 und einem Zahnrad 510 zu schaffen. Dazu ist der Flanschabschnitt 453 mit sich in Richtung der Drehachse A erstreckenden Bohrungen 455 ausgebildet, durch die das Zahnrad 510 und das Eingangsteil 10 mittels der Schraubverbindungen 454 an dem Flanschabschnitt 453 und somit an der ersten Welle 450 drehfest verbunden werden. Das Zahnrad 510 ist dazu ausgebildet, ein entsprechendes Drehmoment aufzunehmen und in den Drehschwingungsdämpfer 1 einzuleiten bzw. ein Drehmoment aus dem Drehschwingungsdämpfer 1 auszuleiten. Der Drehschwingungsdämpfer 1 wird bevorzugt in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges eingesetzt, der bevorzugt zumindest einen Verbrennungsmotor als Drehmomentquelle aufweist. Bevorzugt ist der Drehschwingungsdämpfer 1 über das Zahnrad 510 direkt oder indirekt mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden. Der Drehschwingungsdämpfer 1 ist bevorzugt mit einem Startergenerator verbunden, der die Funktionen eines Anlassers und einer Lichtmaschine miteinander verbindet.
Auch die zweite Welle 451 weist auf ihrem der ersten Welle 450 zugewandten Ende einen entsprechenden weiteren Flanschabschnitt 56 mit in Richtung der Drehachse A ausgebildeten weiteren Bohrungen 57 auf. Koaxial zu der zweiten Welle 451 ist das Ausgangsteil 2 mit einer ausgehend von der zweiten Welle 451 radialen und diskusförmigen Erstreckung ausgebildet. Auch hier sind die weiteren Bohrungen 57 des weiteren Flanschabschnitts 56 der zweiten Welle 451 dazu ausgebildet, beispielsweise mittels Nieten 58 eine drehfeste Verbindung zwischen dem Ausgangsteil 2 und der zweiten Welle 451 zu schaffen.
Das Ausgangsteil 2 weist einander in Bezug auf die Drehachse A gegenüberliegend erste Kanalbereiche 4 und zweite Kanalbereiche 5 auf, die sich über einen Teil des Umfangs des Ausgangsteils 2 erstrecken, wobei der Außenumfangsbereich des Ausgangsteils 2 in Richtung der Drehachse A topfförmig abgekantet ist und einen zu der Drehachse A koaxialen zylindrischen Abschnitt 100 bildet. Darüber hinaus weist das Ausgangsteil 2 radial außenseitig einen ersten Anschlag 6 und einen zweiten Anschlag 8 auf, die sich ebenfalls über einen Teil des Umfangs des Ausgangsteils 2 erstrecken und den ersten und den zweiten Kanalbereich 4, 5 voneinander trennen.
Das Eingangsteil 10 weist jeweils den Anschlägen 6, 8 des Ausgangsteils 2 gegenüberliegende Anschläge 23 auf. In den Kanalbereichen 4, 5 und zwischen den Anschlägen 6, 8, 23 ist jeweils ein Federelement 30, 40 in Umfangsrichtung gelagert, wobei die Kanalbereiche 4, 5 den Federelementen 30, 40 als Führung dienen. Da sich die Federelemente 30, 40 gemäß 3 mit einem ersten Enden 31, 41 an den Anschlägen 6, 8 des Ausgangsteils 2 und mit ihren zweiten Enden 32, 42 an den Anschlägen 23 des Eingangsteils 10 abgestützten, wirken die Federelemente 30, 40 einer Verdrehung des Eingangsteils 10 gegenüber dem Ausgangsteil 2 entgegen.
Um eine Bewegung der Federelemente 30, 40 in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse A und damit aus dem Führungskanälen 4, 5 hinaus, zu verhindern, wird die dem Ausgangsteil 2 beziehungsweise den Kanalbereichen 4, 5 abgewandte Flanke der Federelemente 30, 40 durch einen Deckel 90 in den Kanalbereichen 4, 5 gehalten. Der Deckel 90 ist koaxial zu dem Ausgangsteil 2 und dem Eingangsteil 10 angeordnet und ist ebenfalls ausgehend von der Drehachse A in radialer Richtung diskusförmig ausgebildet. Um eine gleichmäßige Belastung der Federelemente 30, 40 in deren Erstreckungsrichtung zu gewährleisten und eine mögliche Torsion zu vermeiden, sind zur Unterstützung der Anschläge 6, 8 des Ausgangsteils 2, an dem Deckel 90 ebenfalls in gleicher Richtung wirkend ein erster Anschlag 91 und ein zweiter Anschlag 92 ausgebildet.
Darüber hinaus weist der Deckel 90 auf seiner radial nach außen weisenden Seite ebenfalls einen zu dem zylindrischen Abschnitt 100 des Ausgangsteils 2 komplementären abgekanteten und zylindrischen Abschnitt 101 auf, mit dem der Deckel 90 umfangsseitig am Innenumfang des zylindrischen Abschnitts 100 des Ausgangsteils 2 anliegt. Um das Ausgangsteil 2 und den Deckel 90 drehfest miteinander zu verbinden, sind die zylindrischen Abschnitte 100, 101 des Ausgangsteils 2 und des Deckels 90 miteinander verpresst und bilden zusammen einen umlaufenden Kanal 520 zwischen sich aus. Somit werden die Federelemente 30, 40 sowohl in radialer Richtung durch die Innenseite des zylindrischen Abschnitts des Deckels 101 sowie auch in axialer Richtung, durch die Kanalbereiche 4, 5 und die radial nach außen weisenden Seiten des Deckels 90 gehalten.
Auf seiner nach radial innen weisenden Seite ist der Deckel 90 mit einem weiteren abgekanteten und zylindrischen Abschnitt 502 ausgebildet, der entgegengesetzt in zu dem radial außen liegenden zylindrischen Abschnitt 101 ausgebildet ist. In radialer Richtung überlappen sich ein zahnloser Bereich 111 des Zahnrads 510 und der weitere zylindrische Abschnitt 502, wobei zwischen dem zylindrischen Abschnitt 502 und dem zahnlosen Bereich 111 des Zahnrads 510 ein drittes Lager 462 angeordnet ist, dass den weiteren zylindrischen Abschnitt 502 gegenüber dem zahnlosen Bereich 111 des Zahnrads 510 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse A abstützt.
Die Erfindung insbesondere nach dem vierten Aspekt betrifft einen Drehschwingungsdämpfer 1 mit einem Eingangsteil 10 und ein Ausgangsteil 2, die gegen die Wirkung von Federelementen 30, 40 begrenzt relativ zueinander um eine Drehachse A verdrehbar sind. Der Drehschwingungsdämpfer 1 weist eine sich koaxial zu der Drehachse A erstreckende und mit dem Eingangsteil 10 drehfest verbundene erste Welle 450 und eine sich koaxial zu der Drehachse A erstreckende und mit dem Ausgangsteil 2 drehfest verbundene zweite Welle 451 auf. Zur drehbaren Lagerung des Drehschwingungsdämpfers 1 um die Drehachse A, ist zwischen der ersten Welle 450 und der zweiten Welle 451 ein erstes Lager 460 angeordnet, mit dem die erste Welle 450 und die zweite Welle 451 verdrehbar zueinander gelagert sind.
In den 19 bis 21 wird insbesondere der oben genannte fünfte Aspekt der Erfindung näher erläutert. 19 zeigt einen Drehschwingungsdämpfer 601 mit einem Eingangsteil 602 und einem Ausgangsteil 603. Eingangsteil 602 und Ausgangsteil 603 sind um eine Drehachse A relativ zueinander gegen die Wirkung mindestens eines Federelementes 605 verdrehbar. Die vorliegende Ausführungsform umfasst zwei Federelemente 605. Das Eingangsteil 602 ist im vorliegenden Beispiel einstückig mit einer Welle 604 ausgebildet, die um die Drehachse A drehbar ist. Die Begriffe radial, radiale Richtung, axial, axiale Richtung, Umfang Umfangsrichtung und tangential werden in diesem Dokument, sofern nicht explizit anderes offenbart, immer bezogen auf die Drehachse A verstanden.
Drehfest mit dem Eingangsteil 602 ist ein Deckel 606 verbunden, der gemeinsam mit dem Eingangsteil 602 einen Kanal 607 bildet, in dem das mindestens eine Federelement 605, bevorzugt umfassend mindestens eine kreisbogenförmige Druckfeder, aufgenommen und geführt wird. Ein Federelement 605 liegt dabei in Umfangsrichtung an einer ersten Seite an einem Anschlag 608 des Eingangsteils 602 und an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite an einem Anschlag 609 des Ausgangsteils 603 an.
Ein Zahnradträger 610 ist drehfest mit dem Ausgangsteil 603 verbunden. Am Zahnradträger 610 ist drehfest ein schrägverzahntes Zahnrad 611 über Schrauben 612 verbunden. Das Zahnrad 611 weist eine Vielzahl von Zähnen 613 auf.
Das Ausgangsteil 603 ist über ein Axiallager 614 am Eingangsteil 602 axial gelagert. Der Zahnradträger 610 ist zumindest teilweise radial innerhalb des Zahnrades 611 ausgebildet und über ein radial innerhalb des Zahnradträgers 611 ausgebildetes Radiallager 615 auf der Welle 604 gelagert. Über einen Sicherungsring 616 ist der Zahnradträger 610 und damit auch das Zahnrad 611 und das Ausgangsteil 603 gegen eine Verlagerung in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse A, gesichert.
Der Drehschwingungsdämpfer 601 ist bevorzugt als Teil eines Startergenerators verbaut, der die Funktionen von Anlasser für einen Verbrennungsmotor und Lichtmaschine vereint. In diesem Falle ist die Welle 604 die Welle des Startergenerators. Über das schrägverzahnte Zahnrad 611 ist der Startergenerator direkt oder indirekt mit einem Verbrennungsmotor verbunden. Durch den Einsatz des Drehschwingungsdämpfers 601 an einem Startergenerator sind sehr unterschiedliche Betriebssituationen möglich. 20 zeigt eine erste Betriebssituation mit einem hohen anliegenden Drehmoment zum Starten des Verbrennungsmotors über das Zahnrad 611, während 21 eine zweite Betriebssituation mit einem niedrigeren anliegenden Drehmoment mit entgegengesetztem Vorzeichen im Generatorbetrieb zum Erzeugen elektrischer Energie darstellt.
20 zeigt die Betriebssituation beim Starten des Verbrennungsmotors. Hier wird Drehmoment von der Welle 604 des Startergenerators über das Eingangsteil 602, das Federelement 605, das Ausgangsteil 603 und den Zahnradträger 610 auf das Zahnrad 611 und über dies auf ein weiteres, mit dem Verbrennungsmotor verbundenes im kämmenden Eingriff stehendes Zahnrad übertragen. Das notwendige Drehmoment, dessen Vorzeichen zur besseren Unterscheidung zur zweiten Betriebssituation (21) hier positiv definiert wird, ist betragsmäßig deutlich höher als in der zweiten Betriebssituation und liegt beispielsweise bei 100 Nm [Newtonmeter],
In dieser Betriebssituation greifen am Zahnrad 611 aufgrund der Schrägverzahnung eine erste Axialkraft 617 in negativer x-Richtung (vgl. das gezeigte Koordinatensystem), eine erste Radialkraft 618 in negativer y-Richtung, sowie eine erste Tangentialkraft 619, die aus der Bildebene heraus gerichtet ist. Das Radiallager 615 ist in radialer Richtung vollständig innerhalb des Zahnradträgers 610 und des Zahnrades 611 ausgebildet. Deshalb werden die erste Radialkraft 618 und die erste Tangentialkraft 619 über das Radiallager 615 abgestützt (siehe erste radiale Gegenkraft 620). Die erste Radialkraft 618 und die erste Tangentialkraft 619 verursachen ein auf das Radiallager 615 wirkendes Kippmoment. Die erste Axialkraft 617 bewirkt ein Kippmoment, jedoch wird dieses im Axiallager 614 aufgenommen, da ein Lagerradius 621, an dem das Axiallager 614 bezogen auf die Drehachse A, ausgebildet ist, größer ist als der Kraftradius 622, sind die im Axiallager 614 entstehenden Abstützkräfte (exemplarisch gezeigt erst eine erste Abstützkraft 623 an der Winkelkoordinate des Angriffs der ersten Axialkraft 617 und eine zweite Abstützkraft 624 an der um 180° gedrehten Winkelkoordinate) sind positiv, wobei die erste Abstützkraft 623 größer ist als die zweite Abstützkraft 624, so dass das Kippmoment aufgenommen wird und der Zahnradträger 610 und damit das Radiallager 615 nicht verkippt.
21 zeigt eine alternative zweite Betriebssituation, bei der der entsprechende Startergenerator im Generatorbetrieb betrieben wird. Hierbei wird Drehmoment vom Verbrennungsmotor über das Zahnrad 611, den Zahnradträger 610, das Ausgangsteil 603, das Federelement 605 und das Eingangsteil 602 auf die Welle 604 des Startergenerators übertragen. Das Drehmoment ist dabei betragsmäßig deutlich kleiner als in der ersten Betriebssituation und weist ein entgegengesetztes Vorzeichen im Vergleich zur ersten Betriebssituation auf. Beispielsweise liegt das Drehmoment im Generatorbetrieb betragsmäßig bei etwa 13 Nm.
Hierdurch liegt am Zahnrad 611 aufgrund der Schrägverzahnung eine zweite Axialkraft 625, die in positive x-Richtung weist (vgl. das gezeigte Koordinatensystem), eine zweite Radialkraft 626, die in negative y-Richtung weist und eine zweite Tangentialkraft 627, die in die Bildebene hineinweist, an. Das Radiallager 615 ist so ausgebildet, dass in axialer Richtung das gesamte Zahnrad 611 auf beiden Seiten vom Radiallager 615 überragt wird, so dass die zweite Radialkraft 626 und die zweite Tangentialkraft 627 immer innerhalb der Länge des Radiallagers 615 angreifen und somit kein Kippmoment erzeugen können. Im Vergleich zur ersten Betriebssituation ist die zweite Axialkraft 625 betragsmäßig deutlich kleiner als die erste Axialkraft 617. Der Radiallagerradius 630 des Radiallagers 615 ist kleiner als der Kraftradius 622. Durch die entgegengesetzte Richtung der zweiten Axialkraft 625 im Vergleich zur ersten Axialkraft 617 entsteht ein Kippmoment, welches nicht über das Axiallager 614 aufgenommen wird. Dieses kleine Kippmoment wird jedoch durch das Radiallager 615 über das Gegenkräftepaar aus erster radialer Gegenkraft 628 und zweiter radialer Gegenkraft 629 aufgenommen, so dass das das Radiallager 615 das Kippmoment abstützen kann.
Der hier vorgeschlagene Drehschwingungsdämpfer 601 nach dem fünften Aspekt der Erfindung umfasst ein Eingangsteil 602 und ein Ausgangsteil 603, die gegen die Wirkung mindestens eines Federelementes 605 um eine Drehachse A begrenzt gegeneinander verdrehbar sind. In Bezug auf die Drehachse A ist das Eingangsteil 602 auf einer ersten Seite des Ausgangsteils 603 angeordnet und der Zahnradträger 610 mit Zahnrad 611 an einer zweiten, der ersten Seite des Ausgangsteils 603 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Das Zahnrad 611 ist schrägverzahnt. Wird Drehmoment von der Welle 604 über das Eingangsteil 602, das mindestens eine Federelement 605, das Ausgangsteil 603, den Zahnradträger 610 und das Zahnrad 611 auf beispielsweise einen Verbrennungsmotor übertragen, werden die entstehenden Axialkräfte am Axiallager 614 abgestützt. Da dessen Lagerradius 621 größer ist als der Kraftradius 622 des Zahnrades 611, entsteht kein Kippmoment, da die entsprechenden axialen Gegenkräfte 623, 624 größer sind als die entsprechende Axialkraft 617.
In 22 wird insbesondere ein sechster Aspekt der Erfindung erläutert, der mit dem ersten bis fünften Aspekt kombinierbar ist. 22 zeigt sehr schematisch einen Startergenerator 631 mit einer Welle 604, die einerseits mit einem Startergeneratorbasisteil 632, welches die übrigen Komponenten des Startergenerators 631 umfasst und andererseits wie oben beschrieben mit dem Eingangsteil 602 eines Drehschwingungsdämpfers 1, 601 verbunden ist.
Bezugszeichenliste

1: Drehschwingungsdämpfer
2: Ausgangsteil
3: Aussparung
4: erster Kanalbereich
5: zweiter Kanalbereich
6: erster Anschlag
7: erste Anschlagsfläche
8: zweiter Anschlag
9: erste Anschlagsfläche
10: Eingangsteil
11: erster Kanalbereich
12: zweiter Kanalbereich
13: erster Anschlag
15: zweiter Anschlag
16: Aussparung
17: erste Anschlagsfläche
18: zweite Anschlagsfläche
20: Flügelflansch
21: Flügelflanschkörper
22: Flügel
23: Anschlag
24: Aussparung
30: erstes Federelement
31: erstes Ende
32: zweites Ende
40: zweites Federelement
41: erstes Ende
42: zweites Ende
50: Welle
51: zentrale Bohrung
52: Außenumfangsfläche Welle
53: erste Versorgungsbohrung
54: zweite Versorgungsbohrung
55: dritte Versorgungsbohrung
56: weiterer Flanschabschnitt
57: weitere Bohrung
58: Niet
60: Gleitlager
61: Wälzlager
62: Wälzlager
63: Reiblager
70: Sicherungsring
71: Hülse
80: Zahnrad
81: Schraubverbindung
82: Zwischenteil
90: Deckel
91: Aussparung
92: zweiter Anschlag
100: zylindrischer Abschnitt Ausgangsteil
101: zylindrischer Abschnitt Deckel
102: Kanal
110: Reibfläche
111: zahnloser Bereich
120: Spalt
130: Ölablaufbohrung
250: Federpaket
251: Außenfeder
252: Innenfeder
351: Lagersitz
352: Lagersitz
370: Mutter
450: erste Welle
451: zweite Welle
452: Längsbohrung
453: Flanschabschnitt
454: Schraubverbindung
455: Bohrung
460: erstes Lager
461: zweites Lager
463: drittes Lager
470: erstes Wälzlager
471: erster Lagersitz
480: zweites Wälzlager
481: zweiter Lagersitz
502: weiterer zylindrischer Abschnitt Deckel
510: Zahnrad
520: Kanal
601: Drehschwingungsdämpfer
602: Eingangsteil
603: Ausgangsteil
604: Welle
605: Federelement
606: Deckel
607: Kanal
608: Anschlag
609: Anschlag
610: Zahnradträger
611: Zahnrad
612: Schraube
613: Zahn
614: Axiallager
615: Radiallager
616: Sicherungsring
617: Erste Axialkraft
618: Erste Radialkraft
619: Erste Tangentialkraft
620: Erste radiale Gegenkraft
621: Lagerradius
622: Kraftradius
623: Erste Abstützkraft
624: Zweite Abstützkraft
625: Zweite Axialkraft
626: Zweite Radialkraft
627: Zweite Tangentialkraft
628: Erste radiale Gegenkraft
629: Zweite radiale Gegenkraft
630: Radiallagerradius
631: Startergenerator
632: Startergeneratorbasisteil
A: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2020/0032853 A1 [0003]

Claims

Drehschwingungsdämpfer (1) umfassend ein Eingangsteil (10) und ein Ausgangsteil (2), und mindestens ein Federelement (30, 40), wobei das Eingangsteil (10) und das Ausgangsteil (2) gegen die Wirkung des Federelements (30, 40) begrenzt zueinander um eine Drehachse (A) des Drehschwingungsdämpfers (1) verdrehbar gelagert sind, wobei das Ausgangsteil (2) eine gegenüber der Drehachse (A) radiale Erstreckung aufweist und umfangsseitig und koaxial zu der Drehachse (A) mit einem zu dem Federelement (30, 40) hin orientierten zylindrischen Abschnitt (100) ausgebildet ist, einen sich gegenüber der Drehachse (A) radial nach außen hin erstreckenden Deckel (90), der umfangsseitig eine zu dem zylindrischen Abschnitt (100) komplementäre Passform aufweist und drehfest mit dem zylindrischen Abschnitt (100) des Ausgangsteils (2) verbunden ist, wobei das Ausgangsteil (2) und der Deckel (90) zwischen sich einen gegenüber der Drehachse (A) umlaufenden Kanal (102) ausbilden, wobei der Kanal (102) das Federelement (30, 40) sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung mit Bezug auf die Drehachse (A) zumindest teilweise umschließt, wobei der Kanal (102) mit einer zu der Drehachse (A) koaxial verlaufenden Reibfläche (110) für das Federelement (30, 40) ausgebildet ist, wobei das Ausgangsteil (2) und/oder der Deckel (90) Ölablaufbohrungen (130) im Bereich der sich in radialer Richtung zu der Drehachse (A) hin erstreckenden Abschnitte (140, 141) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölablaufbohrungen (130) radial innerhalb der Reibfläche (110) ausgebildet sind.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, bei dem mindestens ein erstes Federelement (30 und ein zweites Federelement (40) ausgebildet ist, wobei das zweite Federelement (40) verkürzt gegenüber dem ersten Federelement (30) ausgebildet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Eingangsteil (10) und ein Ausgangsteil (2), und mindestens ein Federelement (30, 40), wobei das Eingangsteil (10) und das Ausgangsteil (2) gegen die Wirkung des Federelements (30, 40) begrenzt zueinander um eine Drehachse (A) des Drehschwingungsdämpfers (1) verdrehbar gelagert sind, eine sich koaxial zu der Drehachse (A) erstreckende Welle (50), wobei das Ausgangsteil (2) oder das Eingangsteil (10) drehfest mit der Welle (50) verbunden ist, wobei zur drehbaren Lagerung um die Drehachse (A) und in Richtung der Drehachse (A) vor der Anordnung aus dem Eingangsteil (10) und dem Ausgangsteil (2) ein erstes Wälzlager (61) und hinter der Anordnung aus dem Eingangsteil (10) und Ausgangsteil (2) ein zweites Wälzlager (62) an der Welle (50) angeordnet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (50) einteilig mit dem Ausgangsteil (2) oder dem Eingangsteil (10) ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (50) und das Ausgangsteil (2) und/oder das Eingangsteil (10) mehrteilig sind.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Eingangsteil (10) und ein Ausgangsteil (2), und mindestens ein Federelement (30, 40), wobei das Eingangsteil (10) und das Ausgangsteil (2) gegen die Wirkung des Federelements (30, 40) begrenzt zueinander um eine Drehachse (A) des Drehschwingungsdämpfers (1) verdrehbar gelagert sind, eine sich koaxial zu der Drehachse (A) erstreckende und mit dem Eingangsteil (10) drehfest verbundene erste Welle (450) und eine sich koaxial zu der Drehachse (A) erstreckende und mit dem Ausgangsteil (2) drehfest verbundene zweite Welle (451), wobei zwischen der ersten Welle (450) und der zweiten Welle (451) mindestens ein erstes Lager (460) angeordnet ist, mit dem die erste Welle (450) und die zweite Welle (451) verdrehbar zueinander gelagert sind.
Drehschwingungsdämpfer (1, 601) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Eingangsteil (10, 602), ein Ausgangsteil (2, 603) und mindestens ein Federelement (30, 40, 605), wobei Eingangsteil (10, 602) und Ausgangsteil (2, 603) um eine Drehachse (A) gegen die Wirkung des mindestens einen Federelements (30, 40, 605) begrenzt gegeneinander verdrehbar sind, wobei mit dem Ausgangsteil (2, 603) ein Zahnradträger (10) mit einem schrägverzahnten Zahnrad (611) drehfest verbunden ist, wobei das Zahnrad (611) und das Eingangsteil (10, 602) auf gegenüberliegenden Seiten des Ausgangsteils (2, 603) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass am Eingangsteil (10, 602) ein Axiallager (614) für das Ausgangsteil (2, 603) an einem Lagerradius (621) bezogen auf die Drehachse (A) ausgebildet ist und der Lagerradius (621) größer ist als ein Kraftradius (622) des Zahnrades (611), wobei der Kraftradius (622) der Radius ist, an dem Kraft zwischen dem Zahnrad (611) und einem anderen Zahnrad übertragen wird, wobei ein Radiallager (615) ausgebildet ist, das radial innerhalb des Zahnradträgers (610) ausgebildet ist.
Startergenerator (631), umfassend einen Drehschwingungsdämpfer (1, 601) nach einem der vorhergehenden Ansprüche