DE10216289A1

DE10216289A1 - Vorrichtung zum Dämpfen von Torsionsschwingungen

Info

Publication number: DE10216289A1
Application number: DE10216289A
Authority: DE
Inventors: Tae-Han Jee
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2022-04-13
Also published as: US6602140B2; KR100422643B1; KR20020095661A; US20020189569A1; DE10216289B4; JP3680093B2; JP2003014051A

Abstract

Doppelmassenschwungrad, aufweisend eine Primärmasse (10), die mit einer Motorkurbelwelle (50) verbunden ist, wobei die Primärmasse (10) eine Dämpfungskammer (18) aufweist, die sich entlang ihrer Umfangsrichtung erstreckt; eine Sekundärmasse (12), die zur Drehung relativ zu der Primärmasse (10) abgestützt ist und angepaßt ist, um mit einer Getriebeantriebswelle (60) gekuppelt zu werden; eine Antriebsplatte (16), die mit der Sekundärmasse (12) gekuppelt ist; und eine Torsionsschwingungsdämpfungsvorrichtung (28), die nachgiebig die Sekundärmasse (12) mit der Primärmasse (10) kuppelt, wobei die Torsionsschwingungsdämpfungsvorrichtung (28) aufweist: eine Mehrzahl von Kugelelementen (28a), die sich entlang der Dämpfungskammer (18) durch Zentrifugalkraft bewegen; eine Mehrzahl von Kugelführungselementen (28b), welche gegen die Kugelelemente (28a) drücken, um die Primärmasse (10) zu kontaktieren, wobei jedes der Kugelführungselemente (28b) drehbar mit der Antriebsplatte (16) angeordnet ist; eine Mehrzahl von Federelementen (28c), wobei jedes der Kugelelemente (28a) mittels der Federelemente (28c) an beiden Seiten federnd abgestützt ist; und eine Antriebsführung (30), welche die Rotationskraft der Antriebsplatte (16) auf die Federelemente (28c) überträgt und derart angeordnet ist, daß sie sich mit der Antriebsplatte (16) dreht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwungrad eines Fahrzeuges zur Verwendung in einer Antriebsstranganordnung, und insbesondere ein Doppelmassen-Schwungrad, das Dämpfungswirkungen unter verschiedenen Schwingungscharakteristika erreicht.
Im allgemeinen wird ein Schwungrad verwendet, um Torsionsschwingungen zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Antriebsstrang zu dämpfen. Das heißt, das Schwungrad ist eine Vorrichtung, die Rotationskraft während eines Arbeitshubes aufnimmt und eine Drehzahländerung durch die Trägheitskraft während anderer Arbeitshübe verringert. Das Schwungrad ist mit einer Primärmasse versehen, die mit einer Sekundärmasse verbindbar ist, wobei die Primärmasse nicht drehbar an einem Abtriebselement (wie einer Kurbelwelle) eines Motors befestigt ist, und wobei die Sekundärmasse mit einer Antriebswelle eines Getriebes in Erwiderung auf den Eingriff einer Reibkupplung verbindbar ist. Die Primärmasse und die Sekundärmasse können sich relativ zueinander in einem vorbestimmten Bereich drehen, und daher kann, selbst wenn wegen einer plötzlichen Motordrehmomentänderung Torsionsschwingungen auftreten, eine plötzliche Änderung der Drehzahl verhindert werden, so daß die Torsionsschwingungen nicht auf andere Bauteile des Fahrzeuges übertragen werden.
Bei dem oben genannten Schwungrad wirkt die Sekundärmasse als dynamischer Dämpfer, so daß Torsionsschwingungen eines Antriebssystems verringert werden können. Die Sekundärmasse ist über eine Feder mit der Primärmasse verbunden.
Wie aus Fig. 1a ersichtlich, weist ein herkömmliches Schwungrad eine Primärmasse 110 und eine Sekundärmasse (nicht gezeigt) auf, die relativ zu der Primärmasse 110 drehbar ist. Die Sekundärmasse ist über eine bogenförmige Feder 120, die an der Primärmasse 110 fixiert ist, mit der Primärmasse 110 drehbar verbunden.
Wenn sich die Primärmasse 110 dreht, drückt die Feder 120 eine Antriebsplatte (nicht gezeigt), die mittels Nieten an der Sekundärmasse fixiert ist, so daß sich die Sekundärmasse dreht. Dann beginnt eine Kupplung, die an der Sekundärmasse fixiert ist, sich zu drehen.
Fig. 1b zeigt ein anderes herkömmliches Schwungrad, das eine Feder 120' aufweist, die in Radialrichtung einer Primärmasse 110' angeordnet ist. Wenn sich eine Antriebsplatte (nicht gezeigt) dreht, die an einer Sekundärmasse (nicht gezeigt) fixiert ist, bewirkt die Sekundärmasse eine Zugkraft an der Feder 120'.
Fig. 1c zeigt noch ein anderes herkömmliches Schwungrad, das eine Primärmasse 110" aufweist. Eine Mehrzahl von linearen Federn 120" sind kreisförmig in der Primärmasse 110" angeordnet.
Jedoch können die oben genannten herkömmlichen Schwungräder befriedigend nur unter speziellen Bedingungen arbeiten. Der Betrieb dieser Schwungräder hängt nur von dem Motordrehmoment unabhängig von der Motordrehzahl ab, und daher ist es schwierig, zufriedenstellende Dämpfungswirkungen unter verschiedenen Schwingungscharakteristika zu erreichen.

Mit der Erfindung wird ein Doppelmassenschwungrad geschaffen, bei dem eine Dämpfungskraft mit einer Änderung der Motordrehzahl variiert, so daß zufriedenstellende Dämpfungswirkungen unter verschiedenen Schwingungscharakteristika erreicht werden können.

Dies wird nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erreicht durch ein Doppelmassenschwungrad, aufweisend eine Primärmasse, die mit einer Motorkurbelwelle verbunden ist, wobei die Primärmasse eine Dämpfungskammer aufweist, die sich entlang ihrer Umfangsrichtung erstreckt; eine Sekundärmasse, die zur Drehung relativ zu der Primärmasse abgestützt ist und angepaßt ist, um mit einer Getriebeantriebswelle gekuppelt zu werden; eine Antriebsplatte, die mit der Sekundärmasse gekuppelt ist; und eine Torsionsschwingungsdämpfungsvorrichtung, die nachgiebig die Sekundärmasse mit der Primärmasse kuppelt, wobei die Torsionsschwingungsdämpfungsvorrichtung aufweist: eine Mehrzahl von Kugelelementen, die sich entlang der Dämpfungskammer durch Zentrifugalkraft bewegen; eine Mehrzahl von Kugelführungselementen, welche gegen die Kugelelemente drücken, um die Primärmasse zu kontaktieren, wobei jedes der Kugelführungselemente drehbar mit der Antriebsplatte angeordnet ist;

eine Mehrzahl von Federelementen, wobei jedes der Kugelelemente mittels der Federelemente an beiden Seiten federnd abgestützt ist; und eine Antriebsführung, welche die Rotationskraft der Antriebsplatte auf die Federelemente überträgt und derart angeordnet ist, daß sie sich mit der Antriebsplatte dreht.

Vorzugsweise weist das Doppelmassenschwungrad ferner eine Mehrzahl von Verbindungsführungen auf, die zwischen dem Kugelelement und den Federelementen angeordnet sind, wobei die Verbindungsführungen mit den Federelementen entlang ihrer Längsachsen vorgespannt sind.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Doppelmassenschwungrad auf: eine Primärmasse, die angepaßt ist, an einer Kurbelwelle zur Drehung angebracht zu sein, wobei die Primärmasse zwei Metallblechbauteile aufweist, die eine Dämpfungskammer definieren, die sich entlang ihrer Umfangsrichtung erstreckt; eine Sekundärmasse, die mit einer Getriebeantriebswelle verbindbar ist, wobei die Sekundärmasse relativ zu der Primärmasse drehbar ist; und eine Torsionsschwingungsdämpfungsvorrichtung, die nachgiebig die Sekundärmasse mit der Primärmasse kuppelt, wobei die Torsionsschwingungsdämpfungsvorrichtung aufweist: eine Mehrzahl von Federelementen, die in der Dämpfungskammer der Primärmasse entlang ihrer Umfangsrichtung angeordnet sind; eine Rolle, die zwischen den Federelementen angeordnet ist, wobei die Rolle in Radial- und Umfangsrichtung bewegbar angeordnet ist; und eine Antriebsplatte, die fest mit der Sekundärmasse gekuppelt ist, wobei die Antriebsplatte die Federelemente zusammendrückt, wenn eine Rotationsabweichung zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse auftritt.

Vorzugsweise weist das Doppelmassenschwungrad ferner eine Verbindungsführung, die zwischen der Rolle und den Federelementen angeordnet ist, so daß eine Kraft, welche die Federelemente zusammendrückt, entlang einer Längsachse der Federelemente wirkt, eine Rollenführung, die zwischen der Rolle und einer Innenwand der Dämpferkammer angeordnet ist, um die Bewegungen der Rolle zu führen, und eine Antriebsführung auf, die zwischen den Federelementen und der Antriebsplatte angeordnet ist.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1a bis 1c Schwungräder nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine Vorderansicht eines Schwungrads nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 3 einen Schnitt des Schwungrads aus Fig. 2.
Mit Bezug auf die Zeichnung wird ein Schwungrad nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, weist ein Schwungrad gemäß der Erfindung eine Primärmasse 10, die nicht drehbar an einem Abtriebselement 50, wie einer Kurbelwelle, eines Motors befestigt ist, und eine Sekundärmasse 12 auf, die mit einer Antriebswelle 60 eines Getriebes in Erwiderung auf den Eingriff einer Reibkupplung (nicht gezeigt) verbindbar ist.
Die Sekundärmasse 12 ist über eine Buchse oder ein Lager mit der Primärmasse 10 verbunden, so daß die Sekundärmasse 12 relativ zu der Primärmasse 10 drehbar ist.
Ein Hohlrad 14 ist an einer äußeren Umfangsfläche der Primärmasse 10 vorgesehen. Eine Mehrzahl von Löchern h1 zum Verbinden der Primärmasse 10 mit dem Abtriebselement 50 eines Motors sind in der Primärmasse 10 vorgesehen, und eine Mehrzahl von Löchern h2 zum Verbinden einer Antriebsplatte 16 mit der Sekundärmasse 12 sind in der Primärmasse 10 vorgesehen.
Eine Dämpfungskammer 18, in der ein Torsionsschwingungsdämpfer 28 eingebaut ist, ist in der Primärmasse 10 in einer vorbestimmten Position vorgesehen.
Eine Mehrzahl von Stützen 35 sind in der Dämpfungskammer 18 in Umfangsrichtung in einem vorbestimmten Abstand voneinander vorgesehen. Eine Abdeckung 20 ist an der Primärmasse 10 mittels Nieten 22 oder durch Schweißen befestigt. Die Abdeckung 20 begrenzt die Bewegung des Torsionsschwingungsdämpfers 28 und dichtet gegen Schmieröl ab, das in der Dämpfungskammer 18 enthalten ist.
Die Stützen 35 sind an der Primärmasse 10 mittels Bolzen, Nieten, oder durch Schweißen montiert.
Eine Nabe 24 ist an der Primärmasse 10 in einer Mittelposition davon in Axialrichtung mittels Schrauben oder Nieten fixiert, und die Nabe 24 ist in einem Mittelloch der Sekundärmasse 12 drehbar mit einer Buchse oder einem Lager verbunden.
Eine Reibplatte 26 ist in einem Endabschnitt der Nabe 24 vorgesehen und reguliert eine Drehmomentverringerung zwischen der Primärmasse 10 und der Sekundärmasse 12 durch eine Reibungskraft.
Eine Reibfläche, die mit einer Reibkupplungsanordnung in Kontakt steht, ist in der Sekundärmasse 12 vorgesehen, um die Kraftübertragung zu steuern, und die Antriebsplatte 16 ist fest mit der Sekundärmasse 12 mittels Nieten, Schrauben, oder dergleichen verbunden.
Die Antriebsplatte 16 steht an zumindest zwei Stellen mit dem Torsionsschwingungsdämpfer 28 in Kontakt, so daß das Drehmoment über den Torsionsschwingungsdämpfer in der Dämpfungskammer 18 auf die Sekundärmasse 12 übertragen wird.
Der Torsionsschwingungsdämpfer 28 weist ein Kugelelement 28a, eine Kugelführung 28b, die eine Bewegung des Kugelelements 28a führt, eine Feder 28c, die eine Federkraft auf das Kugelelement 28a schafft, und eine Verbindungsführung 28d auf, die zwischen dem Kugelelement 28a und der Feder 28c angeordnet ist.
Die Kugelführung 28b wirkt als Führung, damit sich das Kugelelement 28a frei in der Dämpfungskammer 18 bewegen kann, und auch als Begrenzung, um einen unnötigen Kontakt des Kugelelements 28a mit der Antriebsplatte 16 zu verhindern. Wie aus der Zeichnung nicht ersichtlich ist, ist die Kugelführung 28b derart angeordnet, daß sie sich ohne Abweichung von der Antriebsplatte 16 bewegt. Ein Abschnitt der Kugelführung 28b, den das Kugelelement 28a kontaktiert, ist geometrisch gestaltet, um das Kugelelement 28a sanft zu kontaktieren.
Die Verbindungsführung 28d macht es dem Kugelelement 28a möglich, sich wegen der Relativbewegung der Primär- und Sekundärmasse 10 und 12 zueinander in einem bestimmten Grad zu drehen, während das Kugelelement 28a und die Feder 28c senkrecht gehalten werden. Daher drückt die Verbindungsführung 28d gegen die Feder 28c in ihrer Längsrichtung, so daß die Haltbarkeit des Torsionsschwingungsdämpfers erhöht wird.
Ein Schmiermittel kann zwischen den Kugelelementen 28a und der Verbindungsführung 28d zum Reduzieren der Reibungskraft zwischen diesen verwendet werden.
Je höher bei dieser Struktur die Drehzahl des Schwungrades ist, desto größer ist die auf das Kugelelement 28a wirkende Zentrifugalkraft, so daß sich die Reibung zwischen dem Kugelelement 28a und der Primärmasse 10 erhöht, und demzufolge erhöht sich die Energiemenge, die zum Bewegen des Kugelelements 28a benötigt wird. Das heißt, da ein größeres Drehmoment benötigt wird, um das Kugelelement 28a mit einer hohen Drehzahl zu bewegen, variieren die Charakteristika des Dämpfers 28 mit der Motordrehzahl.
Die Feder 28c überträgt und speichert das in dem Torsionsschwingungsdämpfer 28 erzeugte Drehmoment, wie oben erwähnt, wobei das Kugelelement 28a zwischen den Federn 28c angeordnet ist, und wobei die Verbindungsführung 28d zwischen den Kugelelementen 28a und der Feder 28c angeordnet ist.
Die Feder 28c kann linear oder kreisförmig angeordnet sein, und eine Mehrzahl von Federn können zum Erhöhen der Intensität verwendet werden.
Eine Antriebsführung 30 ist zwischen der Antriebsplatte 16 und der Feder 28c angeordnet. Die Antriebsführung 30 bewirkt eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebsplatte 16 der Sekundärmasse 12 und der Feder 28c der Primärmasse 10, und außerdem führt sie die Bewegung der Feder 28c, so daß die Feder 28c nicht abweicht. Für eine genaue Bewegung der Feder 28c ist die Antriebsführung 30 mit der Antriebsplatte 16 in einer konkav-konvexen Form gekuppelt.
Wenn das Motordrehmoment höher wird, erhöht sich die Rotationskraft der Primärmasse 10, so daß sich die Primärmasse 10 relativ zu der Übertragungsplatte 16 dreht, und dann rollt das Kugelelement 28a entlang des Außenabschnitts der Dämpferkammer 18. Zu diesem Zeitpunkt führt der Dämpfer eine Dämpfung durch und überträgt gleichzeitig die Rotationskraft der Primärmasse 10 auf die Übertragungsplatte 16, und dadurch dreht sich die Sekundärmasse 12, die fest mit der Übertragungsplatte 16 verbunden ist.
Die Zentrifugalkraft, die auf das Kugelelement 28a wirkt, ändert sich entsprechend der Motordrehzahl, und daher ändert sich die Kraft, die auf die Feder 28c übertragen wird. Das Betriebsdrehmoment wird entsprechend der Drehzahl des Schwungrades reguliert.
Wie oben erwähnt, wenn die Motordrehzahl höher wird, wird das für die Bewegung des Kugelelements des Torsionsschwingungsdämpfers benötigte Drehmoment höher. Daher schafft das Schwungrad gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung optimale Dämpfungscharakteristika für die spezielle Motordrehzahl.
Daher kann das Doppelmassenschwungrad gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Vibrationsgeräusche der Getrieberäder wirksamer reduzieren.

Claims

1. Doppelmassenschwungrad, aufweisend:
eine Primärmasse (10), die mit einer Motorkurbelwelle (50) verbunden ist, wobei die Primärmasse (10) eine Dämpfungskammer (18) aufweist, die sich entlang ihrer Umfangsrichtung erstreckt;
eine Sekundärmasse (12), die zur Drehung relativ zu der Primärmasse (10) abgestützt ist und angepaßt ist, um mit einer Getriebeantriebswelle (60) gekuppelt zu werden;
eine Antriebsplatte (16), die mit der Sekundärmasse (12) gekuppelt ist; und
eine Torsionsschwingungsdämpfungsvorrichtung (28), die nachgiebig die Sekundärmasse (12) mit der Primärmasse (10) kuppelt,
wobei die Torsionsschwingungsdämpfungsvorrichtung (28) aufweist:
eine Mehrzahl von Kugelelementen (28a), die sich entlang der Dämpfungskammer (18) durch Zentrifugalkraft bewegen;
eine Mehrzahl von Kugelführungselementen (28b), welche gegen die Kugelelemente (28a) drücken, um die Primärmasse (10) zu kontaktieren, wobei jedes der Kugelführungselemente (28b) drehbar mit der Antriebsplatte (16) angeordnet ist;
eine Mehrzahl von Federelementen (28c), wobei jedes der Kugelelemente (28a) mittels der Federelemente (28c) an beiden Seiten federnd abgestützt ist; und
eine Antriebsführung (30), welche die Rotationskraft der Antriebsplatte (16) auf die Federelemente (28c) überträgt und derart angeordnet ist, daß sie sich mit der Antriebsplatte (16) dreht.

2. Doppelmassenschwungrad nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Mehrzahl von Verbindungsführungen (28d), die zwischen dem Kugelelement (28a) und den Federelementen (28c) angeordnet sind, wobei die Verbindungsführungen (28d) mit den Federelementen (28c) entlang ihrer Längsachsen vorgespannt sind.

3. Doppelmassenschwungrad nach Anspruch 1, wobei die Federelemente (28c) Schraubenfedern sind.

4. Doppelmassenschwungrad, aufweisend:
eine Primärmasse (10), die angepaßt ist, an einer Kurbelwelle (50) zur Drehung angebracht zu sein, wobei die Primärmasse (10) zwei Metallblechbauteile aufweist, die eine Dämpfungskammer (18) definieren, die sich entlang ihrer Umfangsrichtung erstreckt;
eine Sekundärmasse (12), die mit einer Getriebeantriebswelle (60) verbindbar ist, wobei die Sekundärmasse (12) relativ zu der Primärmasse (10) drehbar ist; und
eine Torsionsschwingungsdämpfungsvorrichtung (28), die nachgiebig die Sekundärmasse (12) mit der Primärmasse (10) kuppelt,
wobei die Torsionsschwingungsdämpfungsvorrichtung (28) aufweist:
eine Mehrzahl von Federelementen (28c), die in der Dämpfungskammer (18) der Primärmasse (10) entlang ihrer Umfangsrichtung angeordnet sind;
eine Rolle, die zwischen den Federelementen (28c) angeordnet ist, wobei die Rolle in Radial- und Umfangsrichtung bewegbar angeordnet ist; und
eine Antriebsplatte (16), die fest mit der Sekundärmasse (12) gekuppelt ist, wobei die Antriebsplatte (16) die Federelemente (28c) zusammendrückt, wenn eine Rotationsabweichung zwischen der Primärmasse (10) und der Sekundärmasse (12) auftritt.

5. Doppelmassenschwungrad nach Anspruch 4, wobei die Torsionsschwingungsdämpfungsvorrichtung (28) ferner eine Verbindungsführung (28d) aufweist, die zwischen der Rolle und den Federelementen (28c) angeordnet ist, so daß eine Kraft, welche die Federelemente (28c) zusammendrückt, entlang einer Längsachse der Federelemente (28c) wirkt.

6. Doppelmassenschwungrad nach Anspruch 4, wobei die Torsionsschwingungsdämpfungsvorrichtung (28) ferner eine Rollenführung aufweist, die zwischen der Rolle und einer Innenwand der Dämpferkammer (18) angeordnet ist, um die Bewegungen der Rolle zu führen.

7. Doppelmassenschwungrad nach Anspruch 4, wobei die Torsionsschwingungsdämpfungsvorrichtung (28) ferner eine Antriebsführung (30) aufweist, die zwischen den Federelementen (28c) und der Antriebsplatte (16) angeordnet ist.