Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbe
griff des Anspruchs 1.
In der DE 36 30 398 C2 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer mit einem an
triebsseitigen Übertragungselement und einem relativ hierzu drehbaren ab
triebsseitigen Übertragungselement beschrieben, von denen zumindest eines An
steuermittel für elastische Elemente einer Dämpfungseinrichtung aufweist. Durch
einen derartigen Torsionsschwingungsdämpfer sind auch größere Torsions
schwingungen, die bei Einleitung eines Drehmomentes durch einen Antrieb, wie
beispielsweise einen Verbrennungsmotor auf das antriebsseitige Übertragungse
lement mitübertragen werden, reduzierbar. Die Reduzierung erfolgt bei Übertra
gung der jeweiligen Torsionsschwingungen vom antriebsseitigen zum ab
triebsseitigen Übertragungselement über die elastischen Elemente der Dämp
fungseinrichtung, die durch eine Reibungsvorrichtung unterstützt werden.
Im Gegensatz zu einem massiven Schwungrad sind die beiden Schwungmassen
relativ leicht, so daß der großen primärseitigen Masse, die sich aus dem Antrieb
und der primärseitigen Schwungmasse zusammensetzt, lediglich eine kleine se
kundärseitige Schwungmasse entgegenwirkt, die sich getriebeseitig abstützt.
Dadurch ist das Widerstandsmoment für einen Antrieb, das durch die Trägheit
der Primärseite und einem durch die Wirkung der Federn, der Reibung sowie der
Trägheit der Sekundärschwungmasse gebildeten Reaktionsmoment bestimmt ist,
relativ klein, so daß es Gleichlaufschwankungen des Antriebs nur wenig zu glät
ten vermag. Die Gleichlaufschwankungen bewirken Drehmomentschwankungen
an der Motorfront, an der Nebenaggregate, wie beispielsweise ein Generator, an
geschlossen sind. Die Drehmomentschwankungen können eine Schädigung dieser
Aggregate bewirken.
Eine weitere Möglichkeit, antriebsseitige Torsionsschwingungen wirksam zu
dämpfen, kann darin liegen, gemäß der DE 36 43 272 A1 einen Torsionsschwin
gungsdämpfer mit einer Ausgleichsschwungmasse zu versehen, die gegenüber
der eigentlichen Schwungmasse frei drehbar gelagert ist und aufgrund ihrer Mas
senträgheit bei Einleitung einer Torsionsschwingung ein Widerstandsmoment
aufbaut.
Durch die Verwendung der zusätzlichen Ausgleichsschwungmasse baut der Tor
sionsschwingungsdämpfer größer, insbesondere dann, wenn dieser wie derjenige
gemäß der zuvor gewürdigten DE 36 30 398 A1 eine mit viskosem Medium zu
mindest teilweise befüllte Kammer zur Aufnahme der Dämpfungseinrichtung
aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Torsionsschwingungsdämpfer
mit einer Ausgleichsschwungmasse so weiterzubilden, daß die durch die Aus
gleichsschwungmasse bedingte Zunahme an Bauraumbedarf sowie der konstruk
tive Aufwand minimal ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Kennzeichen der Ansprü
che 1, 3, 5, 8 und 10 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Ausgleichsschwungmasse ist vorzugsweise auf eine bestimmte Ordnung des
Antriebs abgestimmt. Als Ordnung bietet sich hierbei die von der Zylinderzahl der
Brennkraftmaschine abhängige Zündanregung an, so daß, in Abhängigkeit vom
Abstimmungsaufwand der Ausgleichsschwungmasse, die Zündanregungen, zu
mindest teilweise oder gar völlig getilgt werden können. Dadurch ergibt sich der
Vorteil, daß Torsionsschwingungen, die beispielsweise an einem mit zwei ge
geneinander drehbaren Schwungmassen ausgebildeten Torsionsschwingungs
dämpfer zu einer Verformung der zwischen den Schwungmassen wirksamen ela
stischen Elemente führen, zumindest erheblich reduzierbar sind. Dies ist insbe
sondere beim Durchfahren des Resonanzbereiches des Torsionsschwingungs
dämpfers von besonderer Bedeutung, da, sofern keine Reduzierung der Zündan
regungen erfolgen würde, diese zu einer Schädigung oder gar Zerstörung zumin
dest in dem Bereich der elastischen Elemente führen könnten. Normalerweise
wird diesem Problem abgeholfen, indem die elastischen Elemente besonders
weich mit großen Federwegen ausgebildet und innerhalb einer mit viskosem
Medium gefüllten Kammer angeordnet werden, während die Schwungmassen mit
hohem Gewicht ausgeführt sind. Durch diese Maßnahmen kann ein Aufschaukeln
der Relativbewegung der Schwungmassen gegeneinander, insbesondere beim
Durchgang durch den Resonanzbereich begrenzt werden, da durch die weichen,
mit langhubiger Federung ausgebildeten elastischen Elemente und die hohe
Schwungmasse der Resonanzbereich des Torsionsschwingungsdämpfers soweit
abgesenkt wird, daß er knapp oberhalb der Zündfrequenz der Brennkraftmaschine
liegt, also in einem Frequenzbereich, in welchem die Zündanregungen noch nicht
die volle Stärke erreicht haben. Durch Einsatz der anspruchsgemäßen Aus
gleichsschwungmasse kann nunmehr die Steifigkeit der elastischen Elemente der
Dämpfungseinrichtung erhöht werden, da aufgrund der verringerten Wirkung der
Zündanregungen die Auslenkwinkel zwischen den beiden Schwungmassen absin
ken. Des weiteren kann an den Schwungmassen eine Gewichtsreduzierung vor
genommen werden. Durch diese vorgenannten Maßnahmen wird zwar der Reso
nanzbereich des Torsionsschwingungsdämpfers zu höheren Drehzahlen verlagert,
was allerdings aufgrund der zumindest teilweisen Tilgung der Zündanregungen
unkritisch ist. Des weiteren kann aufgrund der kleineren Auslenkwinkel zwischen
den Schwungmassen die Dämpfungseinrichtung ohne viskoses Medium als
Dämpfungsmittel ausgebildet werden. Insgesamt kann also durch Einsatz der
Ausgleichsschwungmasse eine Kosten- und Gewichtsreduzierung am Torsions
schwingungsdämpfer vorgenommen werden.
Die Ausgleichsschwungmasse befindet sich in vorteilhafter Weise in einem ganz
oder teilweise abgedichteten Gehäuse, das zur Sicherstellung der Lebensdauer
mit einem viskosen Medium, vorzugsweise Öl, gefüllt ist. Dieses Gehäuse kann
eine Ankoppelvorrichtung für die Ausgleichsschwungmasse, wie z. B. Hebel,
Gelenke oder Abrollkonturen enthalten. Das Gehäuse kann eine autarke Bauein
heit sein, oder zumindest teilweise in andere Bauelemente des Torsionsschwin
gungsdämpfers, z. B. in eine der Schwungmassen, integriert sein.
Bei Ausbildung des Torsionsschwingungsdämpfers mit nur einer Schwungmasse
kann die Ausgleichsschwungmasse über eine zusätzliche Schaltkupplung verfü
gen, da sie zur Vermeidung beispielsweise von Synchronisationsproblemen in ei
nem nachgeschalteten Getriebe von der Getriebeeingangswelle getrennt werden
sollte. Hier ist beispielsweise eine gemeinsame Betätigung für Trenn- und An
fahrkupplung einerseits und Schaltkupplung der Ausgleichsschwungmasse ande
rerseits aus Kostengründen sinnvoll, wobei die beiden Kupplungen nacheinander
oder gleichzeitig betätigt werden können. Bevorzugt wird beim Ausrückvorgang
die Reihenfolge, zuerst die Trenn- und Anfahrkupplung und danach erst die
Schaltkupplung der Ausgleichsschwungmasse zu betätigen, um Anrasselgeräu
sche zu vermeiden. Als Betätigung bieten sich alle bekannten Arten von Ausrüc
kern an, wie z. B. Schwinge/Gabel oder ein die Getriebewelle konzentrisch um
gebender Ausrücker, wobei in beiden Fällen die Betätigung mechanisch oder hy
draulisch erfolgen kann.
Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläu
tert. Es zeigen im einzelnen:
Fig. 1 eine hälftige Darstellung eines Torsionsschwingungsdämpfers mit zwei
relativ zueinander drehbaren Schwungmassen, von denen eine zur
Aufnahme der Ausgleichschwungmasse radial innerhalb von elasti
schen Elementen der Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist;
Fig. 2 wie Fig. 1, aber mit Anordnung der Ausgleichsschwungmasse radial
außerhalb der elastischen Elemente;
Fig. 2a eine vergrößerte Herauszeichnung des Bereichs der Nabenscheibe ra
dial zwischen den elastischen Elementen und der Ausgleichsschwung
masse;
Fig. 3 wie Fig. 4, aber mit Anordnung der Ausgleichsschwungmasse im
Wärmeabstrahlbereich einer Reibungskupplung;
Fig. 4 wie Fig. 3, aber mit drehfester Anbindung der Ausgleichsschwungmas
se an einem Bauteil der Reibungskupplung;
Fig. 5 Ausbildung eines mit nur einer Schwungmasse versehenen Torsions
schwingungsdämpfers mit der Ausgleichsschwungmasse, die über eine
zusätzliche Schaltkupplung zu- und abschaltbar ist.
Fig. 6 wie Fig. 5, aber mit Umkehrung von Schwungmasse und Reibungs
kupplung in Achsrichtung.
Fig. 1 zeigt einen Torsionsschwingungsdämpfer, der mit einer Kurbelwelle 1 ei
nes Antriebs, wie beispielsweise einer Brennkraftmaschine, durch Befestigungs
mittel 41 verbunden wird. Der Torsionsschwingungsdämpfer weist einen Primär
flansch 2 auf, der sich gegenüber der Kurbelwelle 1 nach radial außen erstreckt
und in seinem radial äußeren Bereich eine Deckplatte 6 aufweist, mit der zusam
men er eine Kammer 28 umschließt, die mit viskosem Medium befüllbar ist. Der
Primärflansch 2 ist zusammen mit der Deckplatte 6 Teil einer Schwungmasse 3,
die als antriebsseitiges Übertragungselement 4 des Torsionsschwingungsdämp
fers wirksam ist. Im radial äußeren Bereich der Kammer 28 sind über an sich be
kannte, radial außen abgestützte Gleitschuhe 30 elastische Elemente 7 einer
Dämpfungseinrichtung 8 geführt, die sich im wesentlichen in Umfangsrichtung
erstrecken und durch Ansteuermittel 9, die sowohl am Primärflansch 2 als auch
an der Deckplatte 6 jeweils an deren der Kammer 28 zugewandten Seite vorge
sehen sind, beaufschlagbar sind. Die elastischen Elemente 7 stützen sich mit ih
ren jeweils entgegengesetzten Enden an radialen Vorsprüngen 5 einer Naben
scheibe 10 ab, die über Niete 12 an einer zweiten Schwungmasse 13 befestigt
ist, wobei die letztgenannte als abtriebsseitiges Übertragungselement 14 wirk
sam ist. Im Umfangsbereich weist die Schwungmasse 13 an ihrer von der ersten
Schwungmasse 3 abgewandten Seite eine Reibfläche 15 auf, an welcher ein
Reibbelag 16 einer Kupplungsscheibe 17 zur Anlage kommt, die weiterhin einen
Scheibenteil 21 zur Anbindung an eine Nabe 18 aufweist, die über eine Verzah
nung 19 mit der Getriebewelle 20 drehfest in Eingriff steht. Die Kupplungsschei
be 17 ist Teil eines an die zweite Schwungmasse 13 angebundenen Kupplungs
gehäuses 49, das in bekannter Weise ausgebildet und beispielsweise in Fig. 5
dargestellt ist. Das Kupplungsgehäuse 49 nimmt eine Anpreßfeder 48 auf, die
über eine Druckplatte 47 mit dem zugeordneten Reibbelag 16 der Kupplungs
scheibe 17 in Eingriff bringbar und damit den Reibschluß zwischen der Kurbelwel
le 1 und der Getriebewelle 20 herstellt. Durch das Kupplungsgehäuse 49, die
Druckplatte 47 und die Kupplungsscheibe 17 wird eine Reibungskupplung 64
gebildet.
Zurückkommend auf die zweite Schwungmasse 13, sichert diese zusammen mit
der Nabenscheibe 10 eine Lagerung 24, beispielsweise eine Wälzlagerung, in
Axialrichtung, die ihrerseits auf einer Nabe 25 der ersten Schwungmasse 3 an
geordnet ist. An dieser Stelle übernimmt ein gegenüber dem radial inneren Teil
der Lagerung 24 radial überstehender Bereich der Nabe 25 die Axialsicherung der
Lagerung 24 nach einer Seite, während die andere Seite der Lagerung 24 durch
eine Deckscheibe 27 gesichert ist, die durch die eingangs genannten Befesti
gungsmittel 41 axial in Anlage an der Nabe 25 und damit dem Primärflansch 2
gehalten wird.
Axial zwischen der Nabenscheibe 10 der zweiten Schwungmasse 13 und der
letztgenannten ist, radial innerhalb der elastischen Elemente 7, ein mit Öl befüll
tes Gehäuse 110 über eine Befestigung 23 aufgenommen, wobei in dieses Ge
häuse die Ausgleichsschwungmasse 22 in nicht gezeigter Weise integriert ist.
Wesentlich hierbei ist, daß die Ausgleichsschwungmasse 22 bei einer Torsions
schwingung, die auf die erste Schwungmasse 3 geleitet wird, eine Auslenkung
erfährt, und hierdurch die Torsionsschwingung, die durch Zündanregungen in der
Brennkraftmaschine ausgelöst ist, zumindest teilweise ausgleicht, so daß allein
schon aufgrund der Ausgleichsschwungmasse 22 die Torsionsschwingung be
tragsmäßig erheblich reduziert über die Kupplungsscheibe 17 auf die Getriebewel
le 20 gelangt. Unterstützt wird dieser Vorgang in an sich bekannter Weise durch
die Dämpfungseinrichtung 8 des Torsionsschwingungsdämpfers.
Fig. 2 zeigt einen weiteren Torsionsschwingungsdämpfer mit antriebsseitigem
Übertragungselement 4 , das durch eine erste Schwungmasse 3 gebildet wird
und mit einem abtriebbseitigen Übertragungselement 14, dem eine zweite
Schwungmasse 13 zugeordnet ist. Am Primärflansch 2 der ersten Schwung
masse 3 ist axial zwischen diesem und der Nabe 25, die sich im wesentlichen
axial erstreckt, eine Nabenscheibe 32 befestigt, die mit ihrem radial mittleren und
äußeren Bereich zwischen zwei axial beidseits angeordnete Deckbleche 36, 37
greift, von denen das der zweiten Schwungmasse 13 zugewandte mit der letzt
genannten über die Niete 12 verbunden ist und mit dieser zusammen zur Axialsi
cherung der auf der Nabe 25 angeordneten Lagerung 24 dient. Die Nabenschei
be 32 weist Fenster 39 zur Aufnahme der elastischen Elemente 7 der Dämp
fungseinrichtung 8 auf, wobei sich diese Fenster 39 in Umfangsrichtung erstrec
ken und mit Fenstern 38 in den Deckblechen 36, 37 fluchten, in welche die ela
stischen Elemente 7 ebenfalls eingreifen. Die jeweiligen Kanten der Fen
ster 38, 39 dienen hierbei als Ansteuermittel für die elastischen Elemente 7. Ra
dial außerhalb der elastischen Elemente 7 ist die Nabenscheibe 32 mit Radialvor
sprüngen 33 ausgebildet, die mit Spiel in Umfangsrichtung jeweils in Axialauf
weitungen 34 ragen, die durch die Deckbleche 36 und 37, in Umfangsrichtung
gesehen, zwischen jeweils zwei Axialverengungen 111 ausgebildet sind und,
durch Befüllung mit viskosem Medium, als Ringsegmentkammern 35 wirksam
sind. Hierdurch wird eine Dämpfung von Bewegungen der Nabenscheibe 32 in
Umfangsrichtung gegenüber den Deckblechen 36, 37 erzielt. Ein Austritt des vis
kosen Mediums nach radial innen wird hierbei durch eine axial zwischen der Na
benscheibe 32 und dem jeweils zugeordneten Deckblech 36, 37 mittels einer
Dichtung 44 verhindert. Radial außerhalb der Ringsegmentkammern 35 erfahren
die Deckbleche 36, 37 eine axiale Aufweitung und bilden dadurch das Gehäu
se 110 zur Aufnahme der eingangs beschriebenen Ausgleichsschwungmasse 22.
Für den Fall, daß eine Kühlung der letztgenannten erforderlich erscheint, ist die
zweite Schwungmasse 13 in ihrem radial inneren Bereich mit Kühlluftöffnun
gen 40 versehen, so daß dort eingetretene Luft über eine Luftführung 42 axial
zwischen dem Deckblech 37 und der zweiten Schwungmasse 13 nach radial au
ßen geführt wird.
Bei der Ausführung des Torsionsschwingungsdämpfers nach Fig. 3 ist der Pri
märflansch 2 unmittelbar zur Aufnahme der Lagerung 24 vorgesehen, die ihrer
seits eine Nabenscheibe 45 trägt. Sowohl der Primärflansch 2 als auch die Na
benscheibe 45 und ein mit dem Primärflansch über Distanzbolzen 46 fest ver
bundenes Deckblech 112 sind jeweils mit Fenstern 38,39 ausgebildet, die in
bereits zu Fig. 4 beschriebener Weise zur Aufnahme der elastischen Elemente 7
der Dämpfungseinrichtung 8 vorgesehen sind. An der Nabenscheibe 45 ist in de
ren radial äußeren Bereich die zweite Schwungmasse 13 befestigt, wobei axial
zwischen dieser Schwungmasse und der Nabenscheibe 45 das Gehäuse 110 an
geordnet ist, das zur Aufnahme der Ausgleichsschwungmasse 22 dient. Das Ge
häuse 110 ist hierbei im radialen Erstreckungsbereich der Reibfläche 15 der zwei
ten Schwungmasse 13 angeordnet, an der Reibungswärme entsteht. Diese wird,
wie zuvor bereits erläutert, durch die als Isolator dienende Luft zwischen der
Wand des Gehäuses 110 und der Ausgleichsschwungmasse 22 von der letztge
nannten abgehalten.
Fig. 4 zeigt eine weitere Befestigungsvariante für das Gehäuse 110 der Aus
gleichsschwungmasse 22, indem das Gehäuse 110 drehfest an der Anpreßfe
der 48 der Reibungskupplung 64 aufgenommen und axial zwischen der Anpreß
feder 48 und einem Lager eines Ausrückers 50 gehalten ist.
Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsions
schwingungsdämpfers, der lediglich eine einzelne Schwungmasse 52 aufweist.
Diese weist in ihrem radial mittleren Bereich einen Raum 53 auf, in welchem das
Gehäuse 110 über eine Lagerung 54 drehbar gegenüber der Schwungmasse 52
gelagert ist. Das Gehäuse 110 weist im radial inneren Bereich einen Träger 55 für
einen Reibbelag 57 auf, über den das Gehäuse 110 je nach Position der Kupp
lungsscheibe 17 in kraftschlüssiger Verbindung zu dieser steht oder von dersel
ben gelöst ist, das heißt, in Abhängigkeit davon, ob die Reibungskupplung 64
ein- oder ausgerückt ist. In eingerückten Zustand wird die Kupplungsscheibe 17
und hierbei insbesondere das in Fig. 8 linke Deckblech 59 derselben durch die
Anpreßfeder 48 in Anlage am Reibbelag 57 des Gehäuses 110 gehalten, so daß
dieses drehfest an die Kupplungsscheibe 17 und damit an die in dieser Fig. nicht
gezeigte Getriebewelle angeschlossen ist. Daraus folgt, daß die Ausgleichs
schwungmasse 22 während des Betriebs der Reibungskupplung mit der Getrie
bewelle verbunden ist, während, nachdem nach Ausrücken die kraftschlüssige
Verbindung des Gehäuses 110 gegenüber der Kupplungsscheibe 17 aufgehoben
wird, die Verbindung zwischen der Ausgleichsschwungmasse 22 und der Getrie
bewelle gelöst ist. Hintergrund hierbei ist, daß zur Schonung von Synchroni
siereinrichtungen im Getriebe die an der Getriebewelle hängende Masse mög
lichst gering sein soll. Aufgrund des an dem Träger 55 ausgebildeten Reibbe
lags 57 ist demnach der Ausgleichsschwungmasse 22 eine Schaltkupplung 58
zugeordnet.
In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei welcher sich an der
Seite der nicht gezeigten Kurbelwelle 1 das Kupplungsgehäuse 49 der Reibungs
kupplung und an der Seite der Getriebewelle 20 die Schwungmasse 52 befindet.
Axial zwischen der letztgenannten und der im Kupplungsgehäuse 49 abgestütz
ten Anpreßfeder 48 ist die Druckplatte 47 angeordnet, die über die Reibbelä
ge 16 der Kupplungsscheibe 17 die letztgenannte bei eingerückter Reibungskupp
lung 64 in Anlage an der Reibfläche 15 der Schwungmasse 52 hält. Die Anpreß
feder 48 ist am radial inneren Ende durch ein Ausrückelement 130 beaufschlag
bar, das seinerseits durch ein Koppelelement 132, das die Getriebewelle 20 axial
durchdringt und in nicht gezeigter Weise durch einen Ausrücker betätigt wird,
axial verschiebbar ist. Durch den axialen Verschiebevorgang wird das Gehäu
se 110 der Ausgleichsschwungmasse 22, das zwischen der Nabe 18 der Kupp
lungsscheibe 17 und einem Reibbelag 57 einer Schaltkupplung 58 angeordnet ist,
in eingerücktem Zustand kraftschlüssig gehalten. In diesem Zustand wird durch
ein Ausgleichselement 73 in Form einer Wälzlagerung dafür gesorgt, daß zwi
schen der Antriebs- und der Abtriebsseite des Torsionsschwingungsdämpfers
eine Relativverdrehbarkeit gewährleistet ist. Zum Lösen der Reibungskupplung 64
und damit auch der Schaltkupplung 58 wird das Koppelelement 132 durch eine
entsprechenden Bewegung des nicht gezeigten Ausrückers aus ihrer in Fig. 12
gezeigten Lage nach links bewegt, wodurch die Druckplatte 47 die Reibbeläge 16
der Kupplungsscheibe 17 freigibt, und gleichzeitig über das Ausrückelement 130
eine Freigabe des Gehäuses 110 gegenüber der Nabe 18 und damit der Getrie
bewelle 20 erzeugt. Zum Wiedereinrücken beider Kupplungen 64, 58 wird das
Koppelelement 132 und damit das Ausrückelement 130 wieder in deren in Fig. 6
gezeigte Stellung zurückbewegt, und damit die Anpreßfeder 48 wirksam ge
macht.