DE19702666C1 - Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Koppelvorrichtung - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt ein Torsionsschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrunde.

Durch die DE 42 00 174 A1 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer mit zwei um eine gemeinsame Drehachse relativ zueinander drehbaren Übertragungselementen bekannt, wobei eine auf eines der Übertragungselemente geleitete Bewegung mittels einer Koppelvorrichtung auf das jeweils andere Übertragungselement leit­ bar ist. Die Koppelvorrichtung weist ein Koppelglied auf, das gelenkig am an­ triebsseitigen Übertragungselement angebracht ist und über ein Gelenk an einer Masse angreift, die ihrerseits gelenkig mit dem abtriebsseitigen Übertragungsele­ ment verbunden ist.

Bei Torsionsschwingungsdämpfern mit einer derartigen massebehafteten Koppel­ vorrichtung zwischen den Übertragungselementen ist die momentane Position der Einzelelemente der Koppelvorrichtung zueinander im wesentlichen von der dreh­ zahlbedingten Fliehkraft sowie von der Stärke eingeleiteter Torsionsschwingun­ gen abhängig, wobei die Fliehkraft versucht, die Einzelelemente nach radial außen zu ziehen, während die Torsionsschwingungen eine Auslenkung aus dieser stabi­ len Mittellage in Umfangsrichtung erzwingen wollen. Je höher hierbei die Dreh­ zahl ist, um so stärker wird die Fliehkraft, so daß sich bei höherer Drehzahl der Eindruck einer größeren Steifigkeit der Koppelvorrichtung als bei niedrigen Dreh­ zahlen ergibt. Dadurch ist ein solcher Torsionsschwingungsdämpfer unproblema­ tisch im Hinblick auf Eigenfrequenzen und daher sehr gut zur Dämpfung von Torsionsschwingungen geeignet, die in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmoto­ ren unterhalb von 1000 U/min anfallen. Diesem Vorteil steht allerdings der Nach­ teil entgegen, daß die Koppelvorrichtung selbst aufgrund der Verwendung der sich unter Fliehkraftwirkung ausrichtenden massebehafteten Einzelelemente rela­ tiv träge reagiert. Außerdem ist eine derartige Koppelvorrichtung empfindlich ge­ genüber Taumelbewegungen der beiden Übertragungselemente zueinander, da die Taumelbewegungen Verkantungen im Bereich des das Koppelglied mit der Masse verbindenden Gelenkes zur Folge haben, wodurch Verschleiß an diesem Gelenk bewirkt wird. Nachteilig ist außerdem, daß Koppelglied und Masse zwei unter­ schiedliche Endlagen zueinander einnehmen können, so daß zwischen den beiden Übertragungselementen keine eindeutig definierte Relativstellung vorhanden ist.

In der DE 36 30 398 A1 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer beschrieben, der zwar ebenfalls zwei um eine gemeinsame Drehachse relativ zueinander drehbare Übertragungselemente aufweist, bei welchem die Koppelvorrichtung zur Übertra­ gung einer auf eines der Übertragungselemente geleiteten Bewegung allerdings durch Federn gebildet wird, die mit beiden Übertragungselementen in Wirkverbin­ dung stehen. Eine derartige Koppelvorrichtung arbeitet relativ trägheitsarm, ist aber vergleichsweise teuer und hat den wesentlichen Nachteil, daß mit Auswahl der Federsteifigkeit auch die Eigenfrequenz des Torsionsschwingungsdämpfers vorgegeben ist. Dies wird bei bestimmten Drehzahlen in dem den Torsions­ schwingungsdämpfer aufnehmenden Kraftfahrzeug zumindest Komfortminderun­ gen bewirken, kann aber im ungünstigeren Fall auch zur Beschädigung oder gar Zerstörung dieses Torsionsschwingungsdämpfers führen.

In der DE 195 40 157 A1 ist ein Torisonsschwingungsdämpfer behandelt, bei welchem zwischen zwei Übertragungselementen eine Koppelvorrichtung wirksam ist, welche Drehfedern, vorzugsweise in Form eines Torsionselementes, aufweist. Darüber hinaus sind die beiden Übertragungselemente durch einen Tilger mitein­ ander verbunden, wobei dieser an einem der Übertragungselemente vorzugsweise im Umfangsbereich gelenkig und am anderen Übertragungselement, ebenfalls vorzugsweise im Umfangsbereich, mittels eines Schiebegelenkes angreift. Durch diesen Tilger wird Winkelunterschieden, die sich bei Einleitung einer Bewegung auf eines der Übertagungselemente gegenüber dem über das Torsionselement angebundenen zweiten Übertragungselement wirksam werden, entgegengewirkt. Der Tilger ist allerdings nicht zu einer Bewegungsübertragung von einem der Übertragungselemente auf das andere befähigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Torsionsschwingungsdämpfer so auszubilden, daß die Steifigkeit von dessen Koppelvorrichtung zwischen den Übertragungselementen in Abhängigkeit von Parametern veränderbar, gleichzeitig aber auch trägheitsarm und unempfindlich gegen Taumelbewegungen ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Torsionsschwingungsdämpfer gemäß dem Kenn­ zeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Ausbildung der Koppelvorrichtung mit einem Koppelglied, welches mit einem Schubglied verbunden ist, wird ein Torsionsschwingungsdämpfer geschaf­ fen, bei welchem sich unter der Wirkung der Fliehkraft bei Drehung der Übertra­ gungselemente Koppel- und Schubglied im Bereich der zugeordneten Führungs­ bahn nach radial außen ausrichten. Hierbei ist die jeweilige Auslenkstellung des Koppelgliedes gegenüber einer Anlenkung desselben an einem der Übertragungse­ lemente sowie die Position des Schubgliedes im Bereich der zugeordneten Füh­ rungsbahn, in Umfangsrichtung gesehen, außer von der Fliehkraft auch von der Stärke eingeleiteter Torsionsschwingungen abhängig, wobei die Fliehkraft ver­ sucht, das Koppelglied derart um die Anlenkung am Übertragungselement zu dre­ hen, daß sich das Schubglied nach radial außen bewegt, während Torsions­ schwingungen eine Bewegung von Koppel- und Schubglied in der jeweils entge­ gengesetzten Richtung bewirken wollen. Je höher hierbei die Fliehkraft durch an­ steigende Drehzahl ist, um so beharrlicher werden sich die Glieder der Koppelvor­ richtung einer Auslenkung aus ihrer radialen Ausgangslage widersetzen, die Kop­ pelvorrichtung entwickelt somit das Verhalten einer mit zunehmender Drehzahl an den Übertragungselementen ansteigenden Federsteifigkeit. Bedingt hierdurch ist die "Federsteifigkeit" bei niedrigen Drehzahlen an den Übertragungselementen und somit am antreibenden Verbrennungsmotor sehr gering, so daß auch niedrige Frequenzen, beispielsweise unterhalb von 1000 U/min., hervorragend dämpfbar sind, insbesondere, da der Torsionsschwingungsdämpfer keine feste Eigenfre­ quenz aufweist. Durch einen konstanten Radius an der Führungsbahn läßt sich in einem definierten Winkelbereich sogar ein c-Wert von 0 Nm/° erreichen. Diese vorteilhafte Eigenschaft geht, da als Masse lediglich das Koppelglied mit dem daran angreifenden Schubglied vorhanden ist, einher mit einem trägheitsarmen Wirkverhalten der Koppelvorrichtung, so daß sich die "Federsteifigkeit" sehr rasch an geänderte Betriebsbedingungen anpassen kann.

Zur Optimierung des Entkoppelungsverhaltens und/oder zum Bauteilschutz kön­ nen zwischen den Übertragungselementen zusätzliche Dämpf-/Reibeinrichtungen wirksam sein (z. B. Coulomb'sche Reibung und/oder Flüssigkeitsdämpfung), bei geeigneter Abdichtung kann der Torsionsschwingungsdämpfer zur Erhöhung der Lebensdauer und zum Schutz von Zerstörung mit einem Schmiermedium, z. B. einem Fett, zumindest teilweise gefüllt sein.

Da außer dem Koppelglied lediglich noch zumindest eine dem Schubglied zuge­ ordnete Führungsbahn, die am anderen Übertragungselement realisiert ist, vorge­ sehen ist, ist diese Koppelvorrichtung, da die Führungsbahn beispielsweise aus dem Übertragungselement herausstanzbar oder in dieses eindrückbar ist, leicht zu fertigen und begünstigt eine kompakte Bauweise in Axialrichtung, bei Verlauf der Führungsbahn im wesentlichen in Umfangsrichtung aber auch eine kompakte Ausführung in Radialrichtung. Durch Vorgabe des Spiels, mit welchem das Schubglied in oder auf der Führungsbahn bewegbar ist, sind außerdem Taumel­ bewegungen zwischen dem antriebs- und dem abtriebsseitigen Übertragungsele­ ment hervorragend ausgleichbar, so daß die Koppelvorrichtung mit relativ gerin­ gen Reibverlusten und hoher Verschleißarmut arbeitet.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 die obere Hälfte eines Torsionsschwingungsdämpfers mit einem Kop­ pelglied und einem in eine Führungsbahn eingreifenden Schubglied, wo­ bei der Schnitt entlang einer Linie I-I in Fig. 2 verläuft;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Herauszeichnung der Führungsbahn in Fig. 2 mit in der Führungs­ bahn aufgenommenen Anschlägen für das Schubglied;

Fig. 4 wie Fig. 2, aber mit einem zweiten Koppel- und Schubglied sowie einer zweiten Führungsbahn.

Wie Fig. 1 zeigt, ist an einer Kurbelwelle 1 einer Brennkraftmaschine über als strichpunktierte Linie schematisch dargestellte Befestigungselemente ein an­ triebsseitiges Übertragungselement 2 befestigt, das einen nach radial außen ver­ laufenden Primärflansch 3 aufweist, der im Umfangsbereich in einen Axialan­ satz 4 übergeht, welcher sich von der Kurbelwelle 1 weg erstreckt. Der Axialan­ satz 4 ist zur Aufnahme eines Zahnkranzes 5 vorgesehen, der mit einem nicht gezeigten Starterritzel in Wirkverbindung gebracht wird. Am Primärflansch 3 ist im radial inneren Bereich eine Primärnabe 7 vorgesehen, die ebenfalls durch die Befestigungselemente 33 gehalten ist und zur Aufnahme einer Lagerung 8 dient, die sich aus einem radialen Gleitlager 10 und einem axialen Gleitlager 11 zusam­ mensetzt. Über die Lagerung 8 ist ein abtriebsseitiges Übertragungselement 12 relativ zum antriebsseitigen Übertragungselement 2 drehbar geführt. Dieses Über­ tragungselement trägt in üblicher und daher nicht gezeigter Weise das Kupp­ lungsgehäuse mit der den Ein- oder Ausrückvorgang ermöglichenden Reibungs­ kupplung.

Im Primärflansch des antriebsseitigen Übertragungselementes 2 ist zumindest eine Ausnehmung 25 zur Aufnahme jeweils eines Zapfens 13 vorgesehen, der über eine Hülse 14 einen Lenker 15 schwenkbar aufnimmt, wobei der letztge­ nannte als Koppelglied 16 zwischen den beiden Übertragungselementen 2 und 12 wirksam und um den als Anlenkung 50 dienenden Zapfen 13 sowie die Hülse 14 schwenkbar ist. Das Koppelglied 16 nimmt, wie insbesondere aus Fig. 2 besser entnehmbar ist, am entgegengesetzten Ende einen Zapfen 18 auf, der von einer Hülse 19 umgeben ist, und als Schubglied 20 dient, welches in einer Vertie­ fung 22 des abtriebsseitigen Übertragungselementes 12 geführt ist. Diese Vertie­ fung, die beispielsweise durch Eindrücken herstellbar ist, dient als Führungs­ bahn 24 für die das Koppelglied 16 und das Schubglied 20 aufweisende Koppel­ vorrichtung 30.

Das abtriebsseitige Übertragungselement 12 greift über eine Sekundärnabe 36 in die Lagerung 8 ein. Dadurch ist dieses Übertragungselement ebenso wie das vor­ genannte antriebsseitige Übertragungselement 2 um eine Mittenachse 34 drehbar geführt.

Die Funktionsweise der Koppelvorrichtung ist wie folgt:

Bei zunehmender Drehzahl der Übertragungselemente 2, 12 wird das Koppel­ glied 16, ausgehend von Fig. 2, im Gegenuhrzeigersinn ausgelenkt, das Schub­ glied 20 drängt somit nach radial außen. Dadurch bedingt, kann, in Abhängigkeit vom Verlauf der Führungsbahn 24, eine Relativauslenkung des abtriebsseitigen Übertragungselementes 12 gegenüber dem antriebsseitigen Übertragungsele­ ment 2 erzwungen werden. Ab einer bestimmten Drehzahl nehmen-die beiden Übertragungselemente 2, 12 eine bestimmte Relativdrehstellung zueinander ein, in welcher sich das Koppelglied 16 in einer Drehstellung um die Anlenkung 50 be­ findet, in welcher das Schubglied 20 an der radial äußersten Stelle der Führungs­ bahn 24 anliegt. Über die Kurbelwelle 1 eingeleitete Torsionsschwingungen ver­ ursachen eine Auslenkung des Schubgliedes aus dieser Stelle der Führungsbahn, wobei die Auslenkrichtung durch die Wirkrichtung der Torsionsschwingung vor­ gegeben wird, während die Auslenkleichtigkeit von der jeweiligen Drehzahl der Übertragungselemente, sowie ihrer Massen, Massenträgheitsmomente und Geo­ metrie abhängt, was sich wie folgt erklärt: Bei ansteigender Drehzahl steigt auch die Fliehkraft an, welche das Schubglied an die radial äußerste Stelle der Füh­ rungsbahn preßt. Bedingt durch diese Anpressung wird sich bei zunehmender Drehzahl das Beharrungsvermögen des Schubgliedes in dieser Stellung und damit des Koppelgliedes 16 erhöhen, so daß das Gesamtverhalten des Torsionsschwin­ gungsdämpfers sich so ändert, als würde die Steifheit einer in der Koppelvorrich­ tung 30 enthaltenen Feder mit zunehmender Drehzahl erhöht. Im umgekehrter Weise verhält es sich bei abnehmender Drehzahl.

Beim Abstellen der Brennkraftmaschine wird schwerkraftbedingt und/oder in Ab­ hängigkeit von Torsionsschwingungen das Schubglied 20 aus der radial äußer­ sten Stelle der Führungsbahn 24 herausgezogen und kommt vorzugsweise in einer der beiden radial inneren Endlagen der Führungsbahn 24 zum Stillstand, bei im wesentlichen geradlinigem Verlauf der Führungsbahn mit einer Verlaufskom­ ponente in Radialrichtung dagegen in einer eindeutig definierten Endlage und damit einer zugeordneten definierten Relativlage der Übertragungselemente. Um dieses Anfahren der Endlagen möglichst stoßfrei zu gestalten, ist die Führungs­ bahn gemäß Fig. 3 im Bereich ihrer umfangsseitigen Enden jeweils mit Anschlä­ gen 32 versehen, die vorzugsweise aus elastischem Material bestehen.

Bei einem Wiederanlauf der Brennkraftmaschine wird das Schubglied 20 in be­ reits beschriebener Weise wieder in die radial äußerste Stelle der Führungs­ bahn 24 bewegt, und lenkt dabei das Koppelglied 16 entsprechend aus.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers, bei welchem ein zweiter Lenker 38 vorgesehen ist, der als Koppelglied 40 zwi­ schen den Übertragungselementen 2 und 12 dient, und ebenfalls um die Anlen­ kung 50 schwenkbar gelagert ist. Hierzu ist gegenüber der Ausführung in Fig. 1 der Zapfen 13 sowie die Hülse 14 lediglich in Achsrichtung entsprechend zu verlängern. Am Koppelglied 40 ist an dessen freiem Ende ein Zapfen 42 vorgese­ hen, der von einer Hülse 44 umschlossen ist und ein Schubglied 45 bildet, das mit einer zweiten Führungsbahn 48 im abtriebsseitigen Übertragungselement 12 zusammenwirkt. Auch diese Führungsbahn ist in Form einer Vertiefung 46 aus­ gebildet.

Von wesentlicher Bedeutung bei dieser Ausführung des Torsionsschwingungs­ dämpfers ist, daß eines der Schubglieder, nämlich das erste Schubglied 20 radial außerhalb desjenigen Radius liegt, auf welchem die Anlenkung 50 der Koppel­ glieder 16, 40 vorgesehen ist, während das zweite Schubglied 45 radial innerhalb dieses Radius liegt. In Verbindung mit dieser konstruktiven Maßnahme und unter­ schiedlichen Verläufen der Führungsbahnen 24 und 48 weist die Koppelvorrich­ tung 30 damit zwei Koppel- bzw. Schubglieder auf, die nach unterschiedlichen Kennlinien mit unterschiedlichen Kraftanteilen arbeiten.

Durch einen Verlauf der Führungsbahn 48 mit konstantem Radius auf zuminde­ stens einem Teil ihrer Länge wird erreicht, daß die Wirkung des zusätzlichen Koppelgliedes 40 über den entsprechenden Bereich sehr gering ist. Durch Verlas­ sen dieses Bereichs mittels des Koppelgliedes 40 ist ein Effekt, vergleichbar dem Zuschalten einer weiteren Masse, erzielbar.

Bezugszeichenliste

1

Kurbelwelle

2

antriebss. Übertragungselement

3

Primärflansch

4

Axialansatz

5

Zahnkranz

7

Primärnabe

8

Lagerung

10

Gleitlager radial

11

Gleitlager axial

12

abtriebss. Übertragungselement

13

Zapfen

14

Hülse

15

Lenker

16

Koppelglied

18

Zapfen

19

Hülse

20

Schubglied

22

Vertiefung

24

Führungsbahn

25

Ausnehmung

30

Koppelvorrichtung

32

Anschläge

33

Befestigungselemente

34

Mittenachse

36

Sekundärnabe

38

zweiter Lenker

40

zweites Koppelglied

42

zweiter Zapfen

44

zweite Hülse

45

Schubglied

46

Vertiefung

48

Führungsbahn

50

Anlenkung

Claims (2)

1. Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Mehrzahl von um eine gemeinsame Drehachse relativ zueinander drehbaren Übertragungselementen, wobei eine auf eines der Übertragungselemente geleitete Bewegung mittels einer Kop­ pelvorrichtung, die über wenigstens ein Koppelglied gelenkig an einem der Übertragungselemente angreift, auf ein anderes der Übertragungselemente leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelvorrichtung (30) in dem anderen Übertragungselement (12) wenigstens eine Führungsbahn (24; 48) zugeordnet ist, die zumindest auf ei­ nem Teil ihrer Erstreckungslänge einen Verlauf in einer Richtung aufweist, der wenigstens über eine Verlaufkomponente in radialer Richtung verfügt, und entlang der ein mit dem Koppelglied (16; 40) verbundenes Schubglied (20; 45) zur Einleitung einer Bewegung mit einer Komponente in Umfangsrichtung auf das Übertragungselement (12) führbar ist.

2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelvorrichtung (30) ein zweites Koppelglied (40) aufweist, das ebenso wie das erste Koppelglied (16) eine Anlenkung (50) am hierfür vorge­ sehenen Übertragungselement (2) aufweist, und dessen Schubglied (45) mit radialem Versatz zur Anlenkung (50) entlang einer Führungsbahn (48) am an­ deren Übertragungselement (12) bewegbar ist, wobei dieser radiale Versatz gegenüber einem radialen Versatz des ersten Schubgliedes (20) zu des­ sen Anlenkung (50) auf der radialen Gegenseite liegt.