DE19538722A1 - Torsionsschwingungsdämpfer mit Koppelelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere für Kupplungen von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1

Aus der DE 42 00 174 A1 ist eine Kupplung für Kraftfahrzeuge bekannt, die zwischen einer antriebs- und einer abtriebsseitigen Schwungmasse mit einem die beiden Schwungmassen drehbar verbindenden Getriebe versehen ist, wobei dieses gelenkig an jeweils einer der Schwungmassen und gelenkig miteinander verbundene Koppelelemente aufweist, von denen eines als Fliehgewicht und das andere als Lenker ausgebildet ist. Unter dem Einfluß der Fliehkraft bei Betrieb der Kupplung werden jeweils die Fliehgewicht der Koppelelemente nach radial außen ausgelenkt, während Relativbewegungen der beiden Schwungmassen zueinander ein Ablenken der Fliehgewichte aus dieser fliehkraftbedingten Stellung bewirken. Hierbei gilt prinzipiell, daß sich mit zunehmender Drehzahl das Beharrungsvermögen der Fliehgewichte gegen eine Auslenkung aus der nach radial außen gerichteten Stellung erhöht. Außerdem gilt, daß, je schneller die Relativauslenkung der beiden Schwungmassen gegeneinander erfolgt, sich die Trägheit der Koppelelemente stärker bemerkbar macht.

Bei einer derartigen Kupplung wirkt die antriebsseitige Schwungmasse wegen der zuvor geschilderten, bei Relativauslenkungen zu überwindenden Trägheiten der Koppelelemente einer erheblich größeren Masse vergleichbar, so daß an einem Antrieb, wie beispielsweise einer Verbrennungsmaschine, sich aufbauenden Gleichlaufschwankungen effektiv entgegengewirkt werden kann, was aufgrund von Reaktionskräften eine Schonung der Motorfront, also insbesondere von Zusatzaggregaten, wie Riemenspanner, zur Folge hat. Nachteilig bei der Kupplung ist allerdings einerseits, daß die Koppelelemente zumindest ohne Drehzahl der Schwungmassen keine exakt definierte Ausgangsstellung einnehmen, sondern in eine von der radialen Stellung abweichende Stellung geschwenkt sein können. Andererseits wird hierdurch der Winkel zwischen den Fliehgewichten und den an diesen angreifenden Lenkern immer stumpfer, so daß stoßartig in eine der Schwungmassen eingeleitete Momente zum überwiegenden Teil ihres Betrags eine Belastung der Verbindungsstelle der beiden Koppelelemente bewirken und lediglich ein kleiner Rest die für eine Schwingungsdämpfung erforderliche Bewegung der Koppelelemente zueinander bewirken. Dem Vorteil einer geringeren Belastung der Motorfront steht damit der Nachteil einer undefinierten Ausgangslage sowie eine Verschlechterung der Schwingungsdämpfung insbesondere in den beiden Endlagen der Fliehgewichte entgegen.

Durch die DE 36 30 398 C2 ist eine Kupplung bekannt, bei welcher zwei Schwungmassen über einen in Umfangsrichtung verlaufenden Federsatz miteinander verbunden sind. Dieser Federsatz ist, um die erwünschte Schwingungsdämpfung zu erzielen, mit vergleichsweise großen Federwegen und weicher Federkennung ausgebildet. Dadurch bedingt, wird ein antriebsseitig eingeleiteter Momentenstoß eine erhebliche Auslenkung der antriebsseitigen Schwungmasse unter Verformung des Federsatzes gegenüber der abtriebsseitigen Schwungmasse bewirken. Dadurch wirkt die antriebsseitige Schwungmasse sehr trägheitsarm, so daß sich von einer Verbrennungsmaschine erzeugte Gleichlaufschwankungen voll aufbauen können, was aufgrund der durch die Auslenkung der antriebsseitigen Schwungmasse bewirkten Reaktionskräfte zu einer erheblichen Belastung der Motorfront führt. Eine Schädigung dort angeordneter Zubehöraggregate ist demnach, längere Betriebsdauer vorausgesetzt, nicht ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Torsionsschwingungsdämpfer so auszubilden, daß einerseits die Motorfront geschont wird und andererseits die beiden Schwungmassen auch bei fehlender Umdrehung eine exakt definierte Relativstellung zueinander aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Da das Getriebe zwischen den beiden Schwungmassen mit Koppelelementen ausgebildet ist, ist sichergestellt, daß aufgrund deren Trägheit gegen eine Auslenkung, die sich insbesondere bei höherer Drehzahl und bei vergleichsweise großer Beschleunigung bei schneller Relativauslenkung der Schwungmassen zueinander bemerkbar macht, dafür gesorgt wird, daß von einer Verbrennungsmaschine erzeugte Gleichlaufschwankungen entgegengewirkt und damit die Motorfront geschont wird. Gleichzeitig wird aber durch Ausbildung dieser Koppelelemente mit jeweils einer elastischen Vorrichtung, deren eines Ende der antriebsseitigen Schwungmasse und deren anderes Ende der abtriebsseitigen Schwungmasse vorzugsweise bewegungsgleich nachführbar ist, dafür gesorgt, daß aufgrund der Verbindung der beiden Schwungmassen über die Koppelelemente die Schwungmassen auch bei fehlender Relativauslenkung exakt definierte Ausgangsstellungen zueinander einnehmen, in welcher die elastische Vorrichtung nicht ausgelenkt ist. Sobald eine Relativauslenkung zwischen den Schwungmassen erfolgt, wird die elastische Vorrichtung verformt, wobei im Verlauf dieser Verformung die für diesen Vorgang erforderliche Verformungskraft aufgebracht werden muß. Sobald die durch die Relativauslenkung bewirkte Verformungskraft der entgegenwirkenden, sich an der elastischen Vorrichtung aufbauenden Kraft entspricht, ist ein Gleichgewichtszustand entstanden. Bei sich anschließend entspannender elastischer Vorrichtung wird eine Rückkehr der beiden Schwungmassen in die eingangs beschriebene Ausgangsstellung bewirkt. Relativauslenkungen der beiden Schwungmassen, die in umgekehrter Richtung wirksam sind, führen zu einer Verformung der elastischen Vorrichtung in entgegengesetzter Richtung.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die elastische Vorrichtung durch ein Federelement in Form einer beidseitig an jeweils einer Halterung einer der Schwungmassen eingehängten, vorgekrümmten Blattfeder gebildet. Eine derartige Feder kann besonders kompakt ausgebildet sein und ist bei einer Vorkrümmung je nach Richtung der Relativauslenkung unter Abschwächung der Krümmung verlängerbar oder unter Verstärkung der Krümmung verkürzbar. Selbstverständlich wird die elastische Vorrichtung aufgrund ihrer Elastizität nach Entlastung wieder ihre Ausgangsstellung einnehmen. Die Verbindung dieser Vorrichtung mit den beiden Schwungmassen wird in besonders einfacher Weise dadurch gelöst, daß jeweils ein Ende dieser Vorrichtung an einer zugeordneten Halterung angreift, die an der entsprechenden Schwungmasse vorgesehen ist.

Durch Ergänzung der elastischen Vorrichtung, beispielsweise der besagten Blattfeder, mit zumindest einem Fliehgewicht kann Einfluß darauf genommen werden, bei welchem Betriebszustand die elastische Vorrichtung mit ihrer Verformung beginnt und folglich einer Gleichlaufschwankung entgegenwirkt. Je nach Anbringungsweise des Fliehgewichtes kann hierbei, sofern dieses beispielsweise nach radial innen ragt, die Verformung der elastischen Vorrichtung verzögert werden, so daß sie erst bei höherer Drehzahl oder bei höherer Auslenkbeschleunigung der beiden Schwungmassen wirksam wird, während ein im wesentlichen nach radial außen gerichtetes Fliehgewicht die entgegengesetzte Wirkung entfaltet. Ein derartiges Fliehgewicht kann anspruchsgemäß entweder jeweils im Bereich der Halterung oder im Bereich zwischen den beiden Halterungen an der elastischen Vorrichtung befestigt sein. Eine weitere Funktion dieser Fliehgewichte kann darin liegen, daß sie mit zumindest einem die Verformung der elastischen Vorrichtung begrenzenden Anschlag versehen sind. Dadurch ist die Auslenkweite bei einer Relativauslenkung der beiden Schwungmassen zueinander auf ein vorbestimmbares Maß begrenzbar.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einem zwischen zwei Schwungmassen wirksamen, eine elastische Vorrichtung in Form einer Blattfeder aufweisenden Kupplungselement;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Ansicht A-A der Fig. 1;

Fig. 3 wie Fig. 2, aber mit Befestigung von Fliehgewichten an den Enden der Blattfeder;

Fig. 4 wie Fig. 2, aber mit Befestigung jeweils eines Fliehgewichts an unterschiedlichen Seiten der Blattfeder.

Auf einer Nabe 1, die in nicht gezeigter Weise an der Kurbelwelle eines Antriebs, wie beispielsweise einer Brennkraftmaschine befestigt wird, ist eine Schwungscheibe 2 zentriert, die an ihrem radial äußeren Ende einen Zahnkranz 3 trägt und an einer im radial äußeren Bereich ausgebildeten axialen Verlängerung 4 eine nach radial innen greifende Dichtplatte 5 trägt. Diese ist zusammen mit der Nabe 1, der Schwungscheibe 2 und der axialen Verlängerung 4 Teil einer antriebsseitigen Schwungmasse 6.

Auf der Nabe 1 ist, in nicht gezeigter Weise in Achsrichtung gesichert, ein innerer Lagerring einer Lagerung 7 vorgesehen. Der äußere Lagerring der Lagerung 7 trägt, in Achsrichtung gesehen, einerends eine Schulter 8 einer abtriebsseitigen Schwungmasse 10, und anderenends eine an der letztgenannten durch Niete 11 befestigte Scheibe 12. An einem Ring 9 an der der antriebsseitigen Schwungmasse 6 zugewandten Seite der abtriebsseitigen Schwungmasse 10 ist ein zur Schwungscheibe 2 hin gerichteter Zapfen 14 vorgesehen, der zur Aufnahme einer elastischen Vorrichtung 16 dient. Die letztgenannte greift mit ihrem anderen Ende an einem weiteren Zapfen 17 an, der radial weiter außen an einem an der Innenseite der Schwungscheibe 2 ausgebildeten Ring 15 befestigt ist. Die Zapfen 14 und 17 bilden hierbei Halterungen 18, 19 für die elastische Vorrichtung 16, die zugunsten geringer
Reibung bei Relativbewegungen um die Halterungen 18, 19 über
Lagerelemente 20, 21 auf denselben angeordnet ist. Wie in Fig. 2 besser zu sehen, handelt es sich bei der elastischen Vorrichtung 16 um eine Federvorrichtung 22, und zwar in Form einem Blattfeder 23, die beiderends den jeweiligen Zapfen 14, 17 sowie die Lagerung 20, 21 mit jeweils einer Öse 24, 25 umschließt, wobei das jeweils freie Ende der Ösen mit dem angrenzenden Ende der Blattfeder 23 verschweißt ist. Auf diese Weise umschließen die Ösen 24, 25 die zugeordneten Halterungen 18, 19. Die Blattfeder 23 selbst ist vorgekrümmt. Die elastische Vorrichtung 16 ist als Teil eines Koppelelementes 49 eines Getriebes 50 wirksam.

Die Funktion dieses Torsionsschwingungsdämpfers ist derart, daß bei Einleitung einer von der Brennkraftmaschine erzeugten Gleichlaufschwankung auf die antriebsseitige Schwungmasse 6 diese gemäß Fig. 2 entweder im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt zu diesem ausgelenkt wird. Den erstgenannten Fall näher betrachtend, wird hierdurch, solange die abtriebsseitige Schwungmasse 10 noch in Trägheit verharrt, die Halterung 19 von der Halterung 18 entfernt, so daß die Blattfeder 23 gelängt wird. Bei dieser Verformung der Blattfeder 23 führen die Ösen 24, 25 eine Schwenkbewegung um die jeweilige Achse der Halterungen 18, 19 aus, und zwar, bezogen auf die Halterung 18 im Uhrzeigersinn und auf die Halterung 19 im Gegenuhrzeigersinn. Umgekehrt wird durch eine Auslenkung der antriebsseitigen Schwungmasse 6 im Gegenuhrzeigersinn die Halterung 19 an die Halterung 18 angenähert, so daß es zu einer stärkeren Durchbiegung der Blattfeder 23 und folglich zu einer Schwenkbewegung der Öse 24 um die Halterung 18 im Gegenuhrzeigersinn und eine Schwenkbewegung der Öse 25 um die Halterung 19 im Uhrzeigersinn kommt. Die zuvor geschilderten möglichen Auslenkungen der Blattfeder 23 aus ihrer in Fig. 2 mit durchgezogenen Linien gezeigten Ausgangsstellung sind in gestrichelter Darstellung eingetragen. Eine fortgesetzte Auslenkung der Blattfeder 23 in der jeweiligen Verformungsrichtung endet, wenn die über die antriebsseitige Schwungmasse 6 eingeleitete verformende Kraft ein Gleichgewicht mit der entgegenwirkenden Federkraft erreicht hat. Bei Entspannung der Blattfeder 23 kehrt diese in ihre Ausgangsstellung zurück und dreht dabei die antriebsseitige Schwungmasse 6 und die abtriebsseitige Schwungmasse 10 in die anfängliche Relativstellung zueinander.

Der zuvor beschriebenen Auslenkung der Blattfeder 23 ist bei höheren Drehzahlen der Schwungmassen 6 und 10 ein Einfluß infolge Fliehkraftwirkung überlagert. Außerdem wirkt sich die Auslenkgeschwindigkeit der antriebsseitigen Schwungmasse 6 gegenüber der abtriebsseitigen Schwungmasse 10 und damit die Verformungsgeschwindigkeit der Blattfeder 23 aus, wobei generell gilt, daß bei um so höherer Verformungsgeschwindigkeit der Blattfeder 23 deren träges Verhalten stärker bemerkbar ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist aufgrund der Vorkrümmung der Blattfeder 23 sowie infolge der Einwirkung der Fliehkraft sowie der Verformungsträgheit die Federwirkung bei Zug betrieb des Torsionsschwingungsdämpfers eine andere als bei Schubbetrieb, wobei die eine Betriebsart beispielsweise vorliegt, wenn antriebsseitig Momente eingeleitet werden und die andere, wenn diese Momente abtriebsseitig eingebracht werden.

Fig. 3 zeigt den bereits beschriebenen Torsionsschwingungsdämpfer, allerdings ergänzt um Fliehgewichte 28, 30, von denen das Fliehgewicht 28 die Öse 24 und das Fliehgewicht 30 die Öse 25 umgreift, wobei die jeweilige Umgreifung durch Schweißverbindung an der zugeordneten Öse 24, 25 befestigt ist. Die Fliehgewichte 28, 30 sind nach radial außen gerichtet und bewirken bei höherer Drehzahl der Schwungmassen 6, 10 ein Schwenkbestreben der Öse 24 im Gegenuhrzeigersinn, der Öse 25 dagegen im Uhrzeigersinn. Hierdurch wird die Krümmung der Blattfeder 23 verstärkt, so daß diese die beiden Halterungen 18, 19 weiter zueinander zieht, um bereits bei Gleichlaufschwankungen geringeren Betrags, im Vergleich zur Situation ohne die Fliehgewichte 28, 30, die über die antriebsseitige Schwungmasse 6 eingeleitet werden, eine Verformung erfährt und damit eine Relativbewegung zwischen den Schwungmassen 6 und 10 weicher abdämpft. Bei anderer Anordnung der Fliehgewichte 28, 30, wobei diese beispielsweise im wesentlichen nach radial innen ragen, könnte die Tendenz umgekehrt werden, so daß die Blattfeder 23 erst bei Gleichlaufschwankungen höheren Betrags eine Auslenkung erfährt.

Das in Fig. 3 linke Fliehgewicht 28 weist einen Durchgang 32 für die Blattfeder 23 auf, wobei die Begrenzungen des Durchgangs 32 zu beiden Seiten der Blattfeder 23 als Anschläge 33, 34 für die Blattfeder wirksam sind. Durch diese Anschläge wird der Verformungsweg der Blattfeder 23 in beiden Auslenkrichtungen begrenzt.

In Fig. 4 ist eine der Fig. 3 vergleichbare Ausführung gezeigt, wobei im vorliegenden Fall Fliehgewichte 35, 36 im Erstreckungsbereich der Blattfeder 23 zwischen den Halterungen 18, 19 an der Blattfeder 23 befestigt sind. Durch eine von der Radialrichtung gegenüber der Drehachse der Schwungmassen 6, 10 abweichende Anordnung der Fliehgewichte 35, 36 üben diese ein im Gegenuhrzeigersinn wirkendes Moment aus, das zu einer stärkeren Krümmung der Blattfeder 23 führt. Durch Wahl eines anderen Befestigungsortes der Fliehgewichte 35, 36 an der Blattfeder 23 kann die Wirkrichtung dieses Momentes umgekehrt und damit das Auslenkverhalten der Blattfeder 23 in entgegengesetzter Richtung beeinflußt werden. Ebenso kann auf eines dieser Fliehgewichte 35, 36 verzichtet und dadurch das Verformungsverhalten der Blattfeder 23 in der zugeordneten Auslenkrichtung beeinflußt werden.

Claims (6)

1. Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere für Kupplungen von Kraftfahrzeugen mit einer antriebs- und einer abtriebsseitigen Schwungmasse, die über Koppelelemente eines zwischen den beiden Schwungmassen wirksamen Getriebes relativ zueinander drehbar verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelelemente (49) jeweils eine elastische Vorrichtung (16) aufweisen, deren eines Ende (Öse 25) der antriebsseitigen Schwungmasse (6) und deren anderes Ende (Öse 24) der abtriebsseitigen Schwungmasse (10) vorzugsweise bewegungsgleich nachführbar ist, wobei einer Relativauslenkung der beiden Schwungmassen (6, 10) stets die Kraft der durch diese Relativauslenkung verformbaren elastischen Vorrichtung (16) entgegenwirkt.

2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Vorrichtung (16) eine beidseitig an jeweils einer Halterung (18, 19) einer der Schwungmassen (6, 10) eingehängte, vorgekrümmte Blattfeder (23) aufweist, die bei einer ersten Richtung der Relativauslenkung durch Entfernungsvergrößerung der beiden Halterungen (18, 19) voneinander ihre Krümmung reduziert und bei einer zweiten Richtung der Relativauslenkung durch Entfernungsverringerung der Halterungen (18, 19) voneinander ihre Krümmung erhöht.

3. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elastischen Vorrichtung (16) zumindest ein Fliehgewicht (28, 30; 35, 36) zugeordnet ist, durch das die Verformung der elastischen Vorrichtung (16) in Abhängigkeit von der Auslenkbeschleunigung der beiden Schwungmassen (6, 10) bei einer Relativauslenkung sowie in Abhängigkeit von der Drehzahl der Schwungmassen (6, 10) beeinflußbar ist.

4. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende (Ösen 24, 25) der elastischen Vorrichtung (16) jeweils im Bereich der Halterung (18, 19) ein Fliehgewicht (28, 30) befestigt ist.

5. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Fliehgewichte (28, 30) mit wenigstens einem die Verformungsweite der elastischen Vorrichtung (16) begrenzenden Anschlag (33, 34) versehen ist.

6. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der elastischen Vorrichtung (16) im Bereich zwischen den beiden Halterungen (18, 19) zumindest ein Fliehgewicht (35, 36) befestigt ist.