DE19704517A1 - Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung zum Dämpfen von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehschwingungsdämp­ fungsvorrichtung zum Dämpfen von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang, über welchen das Ausgangsdrehmoment einer Brennkraftmaschine in einer Antriebskraftflußrichtung auf An­ triebsräder eines Kraftfahrzeugs übertragen wird, umfassend eine mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zur Drehung um eine Drehachse gekoppelte erste Schwungmassenanordnung, ei­ ne zweite Schwungmassenanordnung, die mit der ersten Schwung­ massenanordnung zur gemeinsamen Drehung um die Drehachse und zur Relativdrehung bezüglich der ersten Schwungmassenanordnung über eine Federvorrichtung gekoppelt ist, wenigstens eine dritte Schwungmassenanordnung, welche mit dem Antriebsstrang zur Drehung um die Drehachse in der Antriebskraftflußrichtung vor der Federvorrichtung gekoppelt ist.

Eine derartige Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 195 17 605 A1 bekannt. Dreh­ schwingungsdämpfungsvorrichtungen haben die Aufgabe, die im Betrieb eines Kraftfahrzeugs auftretenden Drehungleichförmig­ keiten im Antriebsstrang zu mindern oder vollständig zu unter­ drücken. Derartige Drehumgleichförmigkeiten entstehen bei­ spielsweise durch den unrunden Lauf von Brennkraftmaschinen und werden auf den ganzen Antriebsstrang übertragen, was zu einem unangenehmen Fahrgefühl führen kann. Bei der aus der DE 195 17 605 A1 bekannten Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung ist als eine erste Schwungmassenanordnung das Eingangsteil ei­ nes Torsionsschwingungsdämpfers mit der Kurbelwelle drehfest verbunden. Das Ausgangsteil des Torsionsschwingungsdämpfers, welches einerseits die zweite Schwungmassenanordnung bildet und andererseits das Schwungrad für eine Reibungskupplung bil­ det, ist mit dem Torsionsdämpfereingangsteil durch Torsions­ dämpfungsfedern verbunden und somit bezüglich diesem und mit diesem um die Drehachse drehbar. Es ist ferner auf der Kurbel­ welle eine dritte Schwungmassenanordnung drehbar gelagert, die mit dem Torsionsschwingungsdämpfer-Eingangsteil, d. h. der er­ sten Schwungmassenanordnung, über ein Planetengetriebe gekop­ pelt ist. Ein Planetenträger ist dabei an einem festen Gehäu­ sebauteil drehfest gehalten, das Torsionsschwingungsdämpfer- Eingangsteil bildet ein Hohlrad und an der dritten Schwungmas­ senanordnung ist ein Sonnenrad angeordnet, so daß durch das Planetengetriebe die Drehzahl der Kurbelwelle auf die dritte Schwungmassenanordnung erhöht übertragen und im Drehsinn umge­ kehrt wird.

Derartige Drehschwingungsdämpfungsvorrichtungen führen jedoch zu dem Problem, daß insbesondere in dem Bereich höherer Dreh­ zahlen aufgrund des durch sie gebildeten relativ hohen Massen­ trägheitsmoments die Brennkraftmaschine auf durch einen Fahrer beabsichtigte Drehzahländerungen schlechter anspricht, da die zusätzliche Masse beschleunigt bzw. verzögert werden muß.

Aus der DE-36 43 272-A1 ist eine Drehschwingungsdämpfungsvor­ richtung bekannt, bei der eine zusätzliche Dämpfungsmasse dreh­ antriebsmäßig mit einer Kupplungsausgangswelle, d. h. einer Getriebeeingangswelle, gekoppelt ist. Im Antriebsstrang ist bei dieser bekannten Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung in einer Kupplungsscheibe ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgese­ hen, bei dem zwei relativ zueinander drehbare Teile über Fe­ dern aneinander gelagert und somit bezüglich einander zur Schwingungsdämpfung verdrehbar sind. Das heißt, bei dieser be­ kannten Vorrichtung liegt die zusätzliche Dämpfungsmasse im Antriebsstrang in der Antriebskraftflußrichtung hinter der Fe­ dervorrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers und beeinträch­ tigt somit im wesentlichen das Schwingungsverhalten des auf diesen Torsionsschwingungsdämpfer folgenden Abschnitt des An­ triebsstrangs. Aus diesem Dokument ist es ferner bekannt, bei Überschreiten einer bestimmten Drehzahl die zusätzliche Dämp­ fungsmasse von der Getriebeeingangswelle abzukoppeln, um somit die die Kopplung zwischen der zusätzlichen Dämpfungsmasse und der Getriebeeingangswelle herstellenden Reibflächen bei Schaltvorgängen und der Getriebesynchronisation zu entlasten. Es ist jedoch bei dieser bekannten Drehschwingungsdämpfungs­ vorrichtung ferner vorgesehen, daß nach dem Abkoppeln der zu­ sätzlichen Dämpfungsmasse von der Getriebeeingangswelle und einem geringfügig weiteren Ansteigen der Drehzahl eine Ankopp­ lung der zusätzlichen Dämpfungsmasse an das mit der Kurbel­ welle der Brennkraftmaschine drehfest verbundene Schwungrad vorgenommen wird, um Komforteinbußen zu vermeiden. Es ist bei dieser bekannten Vorrichtung also ein schmales Drehzahlfenster vorgesehen, unterhalb welchem die zusätzliche Dämpfungsmasse mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt ist, und oberhalb wel­ chem die zusätzliche Dämpfungsmasse an das Schwungrad ange­ koppelt wird, d. h. in der Antriebskraftflußrichtung vor der Federvorrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers mit dem An­ triebsstrang gekoppelt ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dreh­ schwingungsdämpfungsvorrichtung zum Dämpfen von Drehschwingun­ gen in einem Antriebsstrang vorzusehen, welche eine gute Dämp­ fungscharakteristik für die im Antriebsstrang entstehenden Drehschwingungen aufweist, und welche eine übermäßige Beein­ trächtigung des Leistungsvermögens einer Brennkraftmaschine verhindert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Drehschwingungs­ dämpfungsvorrichtung zum Dämpfen von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang, über welchen das Ausgangsdrehmoment einer Brennkraftmaschine in einer Antriebskraftflußrichtung auf An­ triebsräder eines Kraftfahrzeugs übertragen wird, gelöst, um­ fassend eine mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zur Drehung um eine Drehachse gekoppelte erste Schwungmassenanord­ nung, eine zweite Schwungmassenanordnung, die mit der ersten Schwungmassenanordnung zur gemeinsamen Drehung um die Dreh­ achse und zur Relativdrehung bezüglich der ersten Schwungmas­ senanordnung über eine Federvorrichtung gekoppelt ist, wenig­ stens eine dritte Schwungmassenanordnung, welche mit dem An­ triebsstrang zur Drehung um die Drehachse in der Antriebs­ kraftflußrichtung vor der Federvorrichtung gekoppelt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung ist ferner vorgesehen, daß die wenigstens eine dritte Schwung­ massenanordnung bei Erreichen eines vorbestimmten Betriebs­ zustands von dem Antriebsstrang drehantriebsmäßig entkoppelbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung läßt sich eine Dämpfungscharakteristik erreichen, die an be­ stimmte Betriebszustände angepaßt ist und somit in bestmögli­ cher Art und Weise zur Wirkung gebracht werden kann. Da ferner die betriebszustandsabhängige Änderung der Dämpfungscharak­ teristik auf der Seite des Antriebsstrangs zur Wirkung kommt, die unmittelbar mit der Kurbelwelle einer Maschine in Verbin­ dung steht, ist darüber hinaus sichergestellt, daß insbeson­ dere die in der Brennkraftmaschine auftretenden Drehmoment­ schwankungen in starkem Ausmaß gedämpft werden.

Der vorbestimmte Betriebszustand kann beispielsweise umfassen:

• - ein vorbestimmtes Drehzahlniveau und/oder
• - einen vorbestimmten Relativdrehzustand zwischen der er­ sten und der zweiten Schwungmassenanordnung und/oder
• - einen vorbestimmten Drehzahländerungszustand und/oder
• - eine vorbestimmte Maschinenkühlmitteltemperatur, und/oder
• - einen vorbestimmten Drosselöffnungsänderungsraten-Betrag.

Beispielsweise ist bei Vorliegen eines vorbestimmten hohen Drehzahlzustands das Auftreten von Drehmomentschwankungen in der Brennkraftmaschine nicht mehr zu erwarten. Da in diesem höheren Drehzahlbereich eine zusätzliche Dämpfungsmasse nicht erforderlich ist, wird sie erfindungsgemäß abgekoppelt, so daß auch das Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsverhalten der Brennkraftmaschine dann nicht mehr beeinträchtigt ist. In dem Drehzahlbereich unterhalb des vorbestimmten Drehzahlniveaus ist die zusätzliche Schwungmasse angekoppelt und trägt somit aufgrund des dann erhöhten Massenträgheitsmoments zur Dämpfung von Drehschwingungen bei. Da bei der erfindungsgemäßen Dreh­ schwingungsdämpfungsvorrichtung die zusätzliche Schwungmassen­ anordnung in der Antriebskraftflußrichtung vor der Federvor­ richtung angeordnet ist, kann sie in ungedämpfter Art und Wei­ se die insbesondere in der Brennkraftmaschine erzeugten Schwingungen dämpfen, so daß sie in größtmöglichem Ausmaß zur Schwingungsdämpfung beitragen kann. Es können jedoch verschie­ dene andere Betriebszustände herangezogen werden, um das Ab­ koppeln bzw. Zukoppeln der wenigstens einen dritten Schwung­ massenanordnung zu initiieren. Wenn beispielsweise auf einen Relativdrehzustand zwischen der ersten und der zweiten Schwungmassenanordnung zurückgegriffen wird, so können relativ starke Drehmomentschwankungen, die wiederum im niedrigeren Drehzahlbereich auftreten und zu einer großen Relativverdre­ hung zwischen der ersten und der zweiten Schwungmassenanord­ nung führen, bei Zukopplung der wenigstens einen dritten Schwungmassenanordnung in einem derartigen Zustand gedämpft werden, während dann, wenn zwischen der ersten und der zweiten Schwungmassenanordnung nur eine relativ geringe Relativver­ drehung vorliegt, was darauf hinweist, daß stärkere Drehmo­ mentschwankungen nicht vorhanden sind, die Schwungmasse abge­ koppelt werden kann. Weiter ist es möglich, die Beschleuni­ gungsabsicht eines Fahrzeugfahrers durch Erfassen der Änderung des Drosselöffnungsgrads zu erfassen und dann, wenn erkannt wird, daß der Fahrer beschleunigen will, bereits vor dem Auf­ treten einer Drehzahländerung der Maschine die wenigstens eine dritte Schwungmassenanordnung abzukoppeln, so daß die wenig­ stens eine dritte Schwungmassenanordnung nicht zusätzlich beschleunigt werden muß und eine schnellstmögliche Drehzahl­ änderung erreicht werden kann. Auch kann die Maschinenkühl­ mitteltemperatur zur Bestimmung des vorbestimmten Betriebs­ zustands herangezogen werden, da das Erreichen einer vorbe­ stimmten Kühlmitteltemperatur anzeigt, daß die Maschine be­ reits warmgelaufen ist, so daß in einem derartigen warmgelau­ fenen Zustand der Maschine das Auftreten von stärkeren Dreh­ momentschwankungen nicht zu erwarten ist.

Gemäß einer hinsichtlich des Aufbaus der erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die wenigstens eine dritte Schwungmassenanordnung zur Drehung um die Drehachse mit der ersten Schwungmassenanordnung gekoppelt ist und von dieser entkoppelbar ist.

Die drehzahlabhängige Zu- und Abkopplung der dritten Schwung­ massenanordnung wird vorzugsweise durch zwischen einer Kopp­ lungsstellung und einer Entkopplungsstellung verstellbare Kopplungsmittel vorgenommen, welche Kopplungsmittel in Abhän­ gigkeit vom Betriebszustand, insbesondere der Drehzahl, zwi­ schen ihrer Kopplungsstellung und ihrer Entkopplungsstellung verstellbar sind.

Vorteilhafterweise umfassen die Kopplungsmittel wenigstens ein bezüglich der Drehachse radial verlagerbares Kopplungselement, welches in seine Kopplungsstellung vorgespannt ist. Beispiels­ weise kann vorgesehen sein, daß das wenigstens eine Kopplungs­ element an der ersten Schwungmassenanordnung radial bewegbar geführt ist und einen mit der wenigstens einen dritten Schwungmassenanordnung in Kopplungseingriff bringbaren Kopp­ lungsbereich umfaßt.

Um einen relativ sanften Kopplungs- und Entkopplungsvorgang zu erhalten, wird vorgeschlagen, daß der Kopplungsbereich einen Reibflächenbereich umfaßt, welcher in der Kopplungsstellung an einem komplementären Reibflächenbereich an der dritten Schwungmassenanordnung angreift.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, daß der Kopplungsbe­ reich einen Kopplungsvorsprungsbereich oder Kopplungsausneh­ mungsbereich umfaßt, welcher in der Kopplungsstellung mit einem komplementären Kopplungsausnehmungs- bzw. Kopplungsvor­ sprungsbereich an der dritten Schwungmassenanordnung in Um­ fangsrichtung formschlüssig ineinandergreift. Bei einer der­ artigen Ausbildung der Kopplung zwischen der dritten Schwung­ massenanordnung und der ersten Schwungmassenanordnung wird ein besonders fester Kopplungszustand erreicht, so daß auch bei spontanen Drehmomentschwankungen ein Schupf zwischen der er­ sten und der dritten Schwungmassenanordnung verhindert werden kann.

Gemäß einer besonders einfachen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß das wenigstens eine Kopplungselement ein Fliehkraft- Gewichtselement umfaßt, welches in seine Kopplungsstellung nach radial einwärts vorgespannt ist. Dabei sorgt also die Drehzahl des Antriebsstrangs selbst dafür, daß bei Überschrei­ ten einer bestimmten Drehzahl die Fliehkraft so groß wird, daß sie das wenigstens eine in die Kopplungsstellung vorgespannte Kopplungselement radial nach außen verschieben und somit die Kopplung lösen.

Alternativ oder zusätzlich ist es jedoch auch möglich, daß ferner Kopplungselement-Schaltmittel vorgesehen sind zum ge­ steuerten Bewegen des wenigstens einen Kopplungselements zwi­ schen einer Kopplungsstellung und einer Entkopplungsstellung. Bei einer derartigen Ausgestaltung können dann Betriebszu­ standserfassungsmittel vorgesehen sein zum Betätigen der Kopp­ lungselement-Schaltmittel in Abhängigkeit von dem erfaßten Be­ triebszustand.

Die Betriebszustandserfassungsmittel können umfassen:

• - Drehzahlerfassungsmittel und/oder
• - Drehbeschleunigungserfassungsmittel und/oder
• - Kopplungselement-Bewegungserfassungsmittel zum Erfassen eines Bewegungszustands des wenigstens einen Kopplungs­ elements und/oder Relativdrehzustand-Erfassungsmittel zum Erfassen eines Relativdrehzustands zwischen der ersten und der zweiten Schwungmassenanordnung und/oder
• - Maschinenkühlmittel-Temperaturerfassungsmittel und/oder
• - Drosselöffnungsänderungsraten-Erfassungsmittel.

Durch das gesteuerte Bewegen des wenigstens einen Kopplungs­ elements, beispielsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl, können aufgrund der Fliehkraftbetätigung möglicherweise ent­ stehende Bewegungsschwankungen des wenigstens einen Kopplungs­ elements kompensiert bzw. vermieden werden, so daß ein defi­ niertes Umschalten zwischen der Kopplungsstellung und der Ent­ kopplungsstellung erhalten wird. Insbesondere ist bei einer derartigen Ausgestaltung an das Vorsehen einer Schalthysterese zu denken, so daß Drehmomentschwankungen im Bereich des vor­ bestimmten Drehzahlniveaus nicht zu einem ungewünschten, häu­ fig wiederholten Koppel- bzw. Entkoppelvorgang führen.

Vorteilhafterweise bewegen die Kopplungselement-Schaltmittel das wenigstens eine Kopplungselement durch elektrostatische oder elektromagnetische Wechselwirkung oder dergleichen.

Das wenigstens eine Kopplungselement kann in besonders ein­ facher Weise in seine Kopplungsstellung vorgespannt werden, wenn die Vorspannung durch Federvorspannung erzeugt wird.

Um einerseits die Kopplungsfestigkeit zwischen der ersten und der dritten Schwungmassenanordnung zu erhöhen, und um anderer­ seits eine um die Drehachse symmetrische Massenverteilung zu erhalten und somit die Erzeugung einer Unwucht zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß eine Mehrzahl von in Umfangrichtung mit im wesentlichen gleichmäßigem Abstand zueinander angeord­ neten Kopplungselementen vorgesehen ist.

Die Vorspannung der mehreren Kopplungselemente in ihre jewei­ lige Kopplungsstellung kann dann durch Zugfedermittel erhalten werden, welche jeweils an in Umfangsrichtung unmittelbar be­ nachbarten Kopplungselementen näherungsweise in Umfangsrich­ tung angreifen, um diese nach radial einwärts vorzuspannen.

Dabei kann vorgesehen sein, daß jedes Kopplungselement ein Kopplungsringsegment mit einer Umfangserstreckung von höch­ stens 180°, vorzugsweise höchstens 170°, umfaßt.

Um bei der erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfungsvorrich­ tung die dritte Schwungmassenanordnung zusätzlich als Schwin­ gungstilger einsetzen zu können, wird vorgeschlagen, daß die wenigstens eine dritte Schwungmassenanordnung ein erstes mit der ersten Schwungmassenanordnung koppelbares oder gekoppeltes Schwungmassenteil umfaßt sowie ein zweites Schwungmassenteil umfaßt, welches unter Zwischenanordnung von Schwingungsdämp­ fungsmitteln mit dem ersten Schwungmassenteil verbunden ist. Beispielsweise können die Schwingungsdämpfungsmittel ein ela­ stisch verformbares Dämpfungsmaterial, vorzugsweise einen Kunststoffdämpfungsring, umfassen. Das heißt, ist die dritte Schwungmassenanordnung mit dem Antriebsstrang zur Drehung ge­ koppelt, so wirken die durch das elastisch verformbare Dämp­ fungsmaterial miteinander gekoppelten ersten und zweiten Dämp­ fungsteile als Dämpfungsabsorber, wobei die zur elastischen Verformung des Dämpfungsmaterials erforderliche Energie zumin­ dest teilweise als Wärme dissipiert wird und dann nicht mehr in den Antriebsstrang zurückgeleitet wird.

Eine besonders kompakte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung kann erhalten werden, wenn die dritte Schwungmassenanordnung im wesentlichen vollständig in einem in der ersten Schwungmassenanordnung ausgebildeten ringförmigen Hohlraum aufgenommen ist.

Wenn im Kraftübertragungsweg zwischen der Kurbelwelle und der ersten Schwungmassenanordnung und/oder der dritten Schwungmas­ senanordnung ein Drehzahlübersetzungsgetriebe zum Übersetzen der Drehzahl der ersten Schwungmassenanordnung und/oder der dritten Schwungmassenanordnung bezüglich der Kurbelwelle an­ geordnet ist, dann kann durch diesen Übersetzungseffekt die effektive Massenträgheit der dritten Schwungmassenanordnung erhöht werden, so daß einerseits die Möglichkeit besteht, zum Erhalten der gleichen Dämpfungswirkung eine dritte Schwungmas­ senanordnung mit geringerem Gewicht vorzusehen, und anderer­ seits die Möglichkeit besteht, bei Gleichlassen der Masse der dritten Schwungmassenanordnung einen deutlich verstärkten Dämpfungseffekt zu erhalten. Da vorzugsweise bei der erfin­ dungsgemäßen Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung nicht nur die Drehzahl der dritten Schwungmassenanordnung erhöht wird, son­ dern das Drehzahlübersetzungsgetriebe auch die Drehzahl der ersten Schwungmassenanordnung und der zweiten Schwungmassen­ anordnung erhöht, wird auch durch diese erste und zweite Schwungmassenanordnung ein deutlich erhöhter Dämpfungseffekt erzielt.

Dabei ist es aufgrund des relativ einfachen Aufbaus und auf­ grund der gleichförmigen Massenverteilung vorteilhaft, wenn das Drehzahlübersetzungsgetriebe ein Planetengetriebe umfaßt.

Das Planetengetriebe kann dabei derart aufgebaut sein, daß es einen mit der Kurbelwelle drehfest verbundenen Planetenrad­ träger, an welchem wenigstens ein Planetenrad um eine zur Dreh­ achse im wesentlichen parallele Achse drehbar getragen ist, ein um die Drehachse nicht drehbares, mit dem wenigstens einen Planetenrad radial außen kämmendes Hohlrad und ein mit der ersten Schwungmassenanordnung drehfest verbundenes und mit dem wenigstens einen Planetenrad radial innen kämmendes Sonnenrad umfaßt.

Eine besonders kompakte und stabile Anordnung kann erhalten werden, wenn das Sonnenrad auf der Kurbelwelle oder einer mit dieser fest verbundenen Komponente drehbar gelagert ist. Fer­ ner kann vorgesehen sein, daß die dritte Schwungmassenanord­ nung auf einer radial äußeren Umfangsfläche des Hohlrads dreh­ bar gelagert ist.

Alternativ ist eine derartige Ausgestaltung möglich, bei wel­ cher das Planetengetriebe umfaßt:

• - einen mit der Kurbelwelle drehfest verbindbaren Planeten­ radträger, an welchem wenigstens ein Planetenrad um eine zur Drehachse im wesentlichen parallelen Achse drehbar getragen ist,
• - ein um die Drehachse nicht drehbares, mit dem wenigstens einen Planetenrad radial innen kämmendes Sonnenrad,
• - ein mit der dritten Schwungmassenanordnung drehfest ver­ bundenes oder mit dieser integral ausgebildetes und mit dem wenigstens einen Planetenrad radial außen kämmendes Hohlrad.

Das Drehzahlniveau, welches zum Auslösen des Schaltvorgangs zum Koppeln bzw. Entkoppeln der dritten Schwungmassenanordnung herangezogen wird, kann eine vorbestimmte Drehzahl oder ein vorbestimmter Drehzahlbereich der Kurbelwelle, der ersten Schwungmassenanordnung, der zweiten Schwungmassenanordnung, einer Getriebeeingangswelle und/oder einer anderen mit dem An­ triebsstrang drehbaren Komponente sein.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine erste Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämp­ fungsvorrichtung;

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 eine Teil-Seitenansicht zweier durch eine Zugfeder miteinander gekoppelter Kopplungselemente; und

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist eine Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung all­ gemein mit 10 bezeichnet. An einer Kurbelwelle 12, welche um eine Achse A drehbar ist, ist ein Eingangsteil 14 eines Tor­ sionsschwingungsdämpfers 16 durch Schraubbolzen 18 festgelegt. Das Eingangsteil 14 weist ein erstes Deckblech 20 auf, welches durch die Schraubbolzen 18 direkt an der Kurbelwelle 12 fest­ gelegt ist. Ferner weist das Eingangsteil 14 ein zweites Deck­ blech 22 auf, das über ein scheibenartig ausgebildetes Schwungmassenteil 24 und durch die Schraubbolzen 18 an der Kur­ belwelle 12 festgelegt ist. Das zweite Deckblech 22 ist an seinem radial inneren Endabschnitt mit dem ersten Deckblech 20 durch Bolzen 32 fest verbunden. Ferner ist durch die Schraub­ bolzen 18 eine Eingangsscheibe 26 an der Kurbelwelle 12 fest­ gelegt, wobei zwischen der Eingangsscheibe 26 und dem Schwung­ massenteil 24 eine Distanzscheibe 28 angeordnet ist. Das erste Deckblech 20, das zweite Deckblech 22, welches mit dem Schwungmassenteil 24 radial außen fest verbunden ist, bei­ spielsweise durch Schrauben, Kleben oder dergleichen, das Schwungmassenteil 24 und die Eingangsscheibe 26 sind somit mit der Kurbelwelle 12 drehfest verbunden und bilden eine erste Schwungmassenanordnung. An einer axialen Außenwandung 25 der ersten Schwungmasse ist ein Zahnkranz 27 angeordnet, der bei­ spielsweise mit einem Starterzahnrad kämmt.

Der Torsionsschwingungsdämpfer 16 weist ferner ein zwischen dem ersten Deckblech 20 und dem zweiten Deckblech 22 angeord­ netes Ausgangsteil 30 auf. In seinem radial äußeren Bereich ist das Ausgangsteil 30 drehfest mit einer zweiten Schwung­ masse 34 verbunden, und in seinem radial inneren Bereich ist das Ausgangsteil 30 auf der Eingangsscheibe 26 unter Zwischen­ lagerung einer Reibungskraft-Erzeugungsanordnung 36 gelagert und zentriert. Ferner wirkt zwischen dem ersten Deckblech 20 und dem radial inneren Bereich des Ausgangsteil 30 eine wei­ tere Reibungskraft-Erzeugungsvorrichtung 38, welche unter der Vorspannung eines Federelements 40 gegen das Eingangsteil 30 und dieses somit gegen die radial innen angeordnete Reibungs­ kraft-Erzeugungsvorrichtung 36 preßt. Zusätzlich oder alterna­ tiv ist es möglich, eine verschleppte Reibungseinrichtung vor­ zusehen, die erst bei Erreichen eines bestimmten Relativdreh­ zustands zwischen der ersten und der zweiten Schwungmassen­ anordnung wirksam wird. Das Ausgangsteil 30 und die zweite Schwungmasse 34 bilden eine zweite Schwungmassenanordnung 33. Das erste Deckblech 20, das zweite Deckblech 22 und das Aus­ gangsteil 30 weisen jeweilige Federfenster 42, 44, 46 auf, die in Umfangsrichtung zueinander ausgerichtet sind, und in wel­ chen eine Schraubendruckfeder 48 derart anliegt, daß sie mit jeweiligen Endbereichen an Steuerungskanten der Federfenster 42, 44, 46 anliegt. Jede der Schraubendruckfedern 48 kann bei­ spielsweise durch eine Mehrzahl von sogenannten Innenfedern gebildet sein, die in Zusammenwirkung dann die Federkraft er­ zeugen. Beispielsweise ist hier das Vorsehen von zwei oder drei derartiger Innenfedern in jedem der Federfenster 42, 44, 46 möglich. Durch die Schraubendruckfeder 48 sind das Aus­ gangsteil 30 und die mit dieser gekoppelte zweite Schwungmasse 34 mit dem Eingangsteil 14 zur Drehung um die Achse A verbun­ den; Eingangsteil 14 und Ausgangsteil 30 sind jedoch aufgrund der Federelastizität der Schraubendruckfeder 48 relativ zuein­ ander gegen die Federkraftwirkung der Schraubendruckfeder 48 bewegbar. Es ist somit ein Zweimassenschwungrad von herkömm­ lichen Aufbau gebildet, welches aufgrund des Vorsehens der Schraubendruckfeder 48 einen Torsionsschwingungsdämpfer bil­ det. Es ist selbstverständlich, daß entlang des Umfangs eine Mehrzahl derartiger Federfenster in dem Eingangsteil 14 und dem Ausgangsteil 30 und eine entsprechende Mehrzahl an Schrau­ bendruckfedern 48 angeordnet ist bzw. werden kann. Die zweite Schwungmasse 34 bildet dabei den Teil des Zweimassenschwung­ rands 50, an dem ein Kupplungsgehäuse festgelegt werden kann und das eine Reibfläche für eine zwischen einer Kupplungs- Anpreßplatte und dem Zweimassenschwungrad 50 einpreßbare Kupp­ lungsscheibe (nicht dargestellt) aufweist.

Durch das zweite Deckblech 22 und die erste Schwungmasse 24 ist ein nahezu ringförmiger Hohlraum 52 gebildet, in welchem eine dritte Schwungmasse 54 angeordnet ist.

Die dritte Schwungmasse 54 ist an einem radial inneren Bereich über ein Lager 56 auf der Eingangsscheibe 26 drehbar gelagert. Das Lager 56 ist dabei zwischen der Abstandsscheibe 28 und ei­ ner an der Eingangsscheibe 26 gebildeten Schulter 58 gehalten. Die dritte Schwungmasse 54 ist somit bezüglich der Kurbelwelle verdrehbar.

An einem sich radial erstreckenden Umfangsflansch 60 der Ein­ gangsscheibe 26 ist in Umfangsrichtung verteilt eine Mehrzahl von Kopplungselementen 62 in radialer Richtung verschiebbar ge­ führt. Dazu kann beispielsweise an dem Umfangsflansch 60 ein sich radial erstreckender Führungsvorsprung mit vorzugsweise schwalbenschwanzförmigem Querschnittsprofil für jedes Kopp­ lungselement vorgesehen sein, der in eine entsprechend geform­ te, sich an jedem Kopplungselement in radialer Richtung er­ streckende Führungsvertiefung mit ebenfalls schwalbenschwanz­ förmigem Querschnittsprofil eingreift. Die Kopplungselemente 62 sind somit an dem Umfangsflansch 60 in radialer Richtung frei verschiebbar geführt, sind jedoch mit dem Umfangsflansch 60 zur gemeinsamen Drehung um die Achse A fest verbunden.

Für die Kopplungselemente 62 können beispielsweise zwei Ring­ segmentteile mit einer Winkelerstreckung im Bereich von weni­ ger als 180°, vorzugsweise weniger als 170°, verwendet werden. Es ist jedoch auch die Verwendung einer größeren Anzahl, bei­ spielsweise von drei oder vier derartigen Kopplungselementen 62, möglich. An einem radial äußeren Bereich der Kopplungs­ elemente 62 weisen diese eine nach radial außen offene Um­ fangsvertiefung 64 auf, in welcher an jedem Kopplungselement 62 ein Spannring 66 derart aufgenommen ist, daß er in der Ver­ tiefung 64 axial bezüglich des jeweiligen Kopplungselements 62 festgelegt ist, sich in Umfangsrichtung jedoch verschieben kann. Zur Begrenzung der Umfangsverschiebung zwischen den Spannringen 66 und den Kopplungselementen 62 weisen die Spann­ ringe 66 an ihren beiden Endbereichen jeweils nach innen vor­ springende Anschläge 68 auf, die bei einer Relativverschiebung zwischen einem Spannring 66 und einem Kopplungselement 62 zur Anlage an einer Stirnfläche des Kopplungselements 62 kommen und somit eine weitere Verschiebung nicht ermöglichen. Zwi­ schen den Endbereichen zweier in Umfangsrichtung benachbarter Spannringe 66 ist eine Zugfeder 70 angeordnet, die mit ihren beiden Enden jeweils mit den entsprechenden Enden der unmit­ telbar benachbarten Spannringe 66 verbunden ist und zwischen diesen eine Zugkraft erzeugt. Beispielsweise kann in jedem Ende eines Spannrings 66 eine Durchgangsöffnung 72 vorgesehen sein, in welche dann ein hakenartiger Endbereich 74 der Zug­ feder 70 eingreift. Die zwischen den jeweiligen Endbereichen sämtlicher Spannringe 66 angeordneten Zugfedern 70 führen dazu, daß die durch die Zugfedern 70 und die Spannringe 66 gebildete Kreisanordnung die Neigung hat, ihren Umfang so weit als möglich zu verringern. Dies führt dazu, daß über die Spannringe 66 die Kopplungselemente 62 nach radial einwärts gedrückt werden. Die Kopplungselemente 62 kommen dann mit ei­ nem Kopplungsbereich 76 zur Anlage an einem komplementären Kopplungsbereich 78 an der dritten Schwungmasse 54. Der Kopp­ lungsbereich 78 an der dritten Schwungmasse 54 ist durch eine sich näherungsweise in axialer Richtung erstreckende Zylinder­ außenwandung gebildet und der Kopplungsbereich 76 jedes Kopp­ lungselements 62 ist durch eine entsprechend geformte Zylin­ dersegmentwandung gebildet. An wenigstens einem der Kopplungs­ bereiche 76, 78, vorzugsweise am Kopplungsbereich 78 an der dritten Schwungmasse 54, ist ein Reibelement vorgesehen, an welchem aufgrund der Federvorspannung durch die Zugfeder 70 dann eine Reibfläche des jeweils anderen Bauteils, vorzugs­ weise der Kopplungselemente 62, zur Anlage kommt und somit eine Reibungskraftverbindung zwischen der dritten Schwungmasse 54 und den Kopplungselementen 62, und somit zwischen der drit­ ten Schwungmasse 54 und dem Eingangsteil 14 des Torsions­ schwingungsdämpfers 16, herstellt.

Es ist selbstverständlich, daß anstelle der zusätzlich zum Vor­ sehen entsprechender Reibelemente und Reibflächen im Kopplung­ sbereich 76 der Kopplungselemente wenigstens eine Vertiefung oder wenigstens ein Vorsprung vorgesehen sein kann, welcher mit einem entsprechenden Vorsprung bzw. einer Vertiefung im Kopplungsbereich 78 der dritten Schwungmasse 54 eingreift und somit eine in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung her­ stellt. Zum Beispiel können an den jeweiligen Kopplungsberei­ chen jeweils Verzahnungen ausgebildet sein.

Dreht sich nun im Betrieb die Kurbelwelle 12 um die Drehachse A, so nimmt diese aufgrund der drehfesten Verbindung das Tor­ sionsschwingungsdämpfer-Eingangsteil 14, welches die erste Schwungmassenanordnung 23 des Zweimassenschwungrads 50 bildet, mit. Über die Schraubendruckfeder 48 wird auch die durch das Torsionsschwingungsdämpfer-Ausgangsteil 30 und die zweite Schwungmasse 34 gebildete zweite Schwungmassenanordnung 33 des Zweimassenschwungrads 50 mitgenommen. Ferner wird durch die nach radial einwärts vorgespannten Kopplungselemente 62 die an der ersten Schwungmassenanordnung 23 gehaltene dritte Schwung­ masse 54 zur Drehung um die Drehachse A mitgenommen.

Wird nun die Drehzahl der Kurbelwelle 12 erhöht, so vergrößert sich entsprechend die auf die Kopplungselemente 62 einwirkende Fliehkraft, welche nun versucht, entgegen der Federkraft der Zugfedern 70 die Kopplungselemente 62 nach radial auswärts zu verlagern. Die Kopplungselemente 62 bilden somit Fliehgewich­ te. Bei geeigneter Auswahl der Masse jedes Kopplungselements 62 läßt sich die Drehzahl bestimmen, bei welcher die durch die Zugfedern 70 ausgeübte Vorspannkraft nicht mehr ausreicht, um die Kopplungselemente 62 gegen die Fliehkraftwirkung in Kopp­ lungseingriff mit der dritten Schwungmasse 54 zu halten. Das heißt, es wird die Drehantriebsverbindung zwischen der ersten Schwungmassenanordnung 23 und der dritten Schwungmasse 54 bei Überschreiten einer vorbestimmten Drehzahl gelöst, so daß wei­ terhin lediglich die erste und die zweite Schwungmassenanord­ nung 23, 33 des Zweimassenschwungrads 50 mit der Kurbelwelle 12 gedreht werden, die dritte Schwungmasse 54 jedoch drehan­ triebsmäßig vom Antriebsstrang entkoppelt ist. Es tritt also bei Überschreiten der vorbestimmten Drehzahl eine Veränderung des Massenträgheitsmoments der Drehschwingungsdämpfungsvor­ richtung auf, welche eine dementsprechende Veränderung des Dämpfungsverhaltens bewirkt.

Da sich gezeigt hat, daß in einem höheren Drehzahlbereich, bei­ spielsweise einem Drehzahlbereich von oberhalb 1500 bis 2500 Umdrehungen pro Minute, praktisch keine Drehschwingungen im Antriebsstrang auftreten, ist bei Erreichen eines derartig hohen Drehzahlbereichs eine zusätzliche Drehschwingungsdämp­ fungswirkung durch die dritte Schwungmasse 54 nicht mehr er­ forderlich. Da dann die dritte Schwungmasse 54 vom Antriebs­ strang entkoppelt ist, wird in diesem Drehzahlbereich die Agi­ lität der die Kurbelwelle 12 antreibenden Brennkraftmaschine (in den Figuren nicht dargestellt) deutlich erhöht, da bei durch einen Fahrer gewünschten Drehzahländerungen die dritte Schwungmasse 54 nicht mehr beschleunigt oder verzögert werden muß. Dies erhöht das Leistungsvermögen der Brennkraftmaschine deutlich und senkt zugleich den Kraftstoffverbrauch.

Verringert sich die Drehzahl wieder, so besteht dann die Ge­ fahr, daß, aufgrund des beispielsweise bei geringen Drehzahlen unrunderen Laufs einer Brennkraftmaschine, wieder Drehschwin­ gungen erzeugt werden. Da dabei aber auch die auf die Kopp­ lungselemente 62 einwirkende Fliehkraft abnimmt, drücken die Zugfedern 70 die Kopplungselemente 62 wieder nach radial ein­ wärts, so daß die dritte Schwungmasse 54 wieder drehantriebs­ mäßig mit dem Antriebsstrang, d. h. der ersten Schwungmassen­ anordnung 23, gekoppelt wird.

Wie in Fig. 1 ferner zu erkennen, ist die dritte Schwungmasse 54 aus zwei Schwungmassenteilen 82, 84 gebildet, die über ei­ nen elastischen Ring 86 miteinander verbunden sind. Beispiels­ weise kann jedes der Schwungmassenteile 82, 84 an dem elasti­ schen Ring 86 angeklebt sein. Der elastische Ring 86 sieht so­ mit eine zusätzliche Schwingungstilgungsfunktion vor, da bei Ankopplung der dritten Schwungmasse 54 an die erste Schwung­ massenanordnung 23 das Auftreten von Drehschwingungen zu einer Verformung des elastischen Rings 86 führt. Da diese Verfor­ mungsenergie zumindest teilweise in Wärme dissipiert wird, wird sie nachfolgend nicht mehr in den Antriebsstrang zurück­ gegeben, so daß die zur Verformung führenden Drehschwingungen weiter gedämpft werden können.

Da die dritte Schwungmasse in Antriebskraftflußrichtung vor den Schraubendruckfedern 48 mit dem Antriebsstrang gekoppelt wird, kann sie die insbesondere im Bereich der Brennkraftma­ schine erzeugten Drehschwingungen in ungeminderter Weise dämp­ fen. Die jeweiligen Massen der ersten Schwungmassenanordnung, welche durch das erste Deckblech 22, die erste Schwungmasse 24 und die Eingangsscheibe 26 gebildet ist, der zweiten Schwung­ massenanordnung 33, welche durch das Ausgangsteil 30 und die zweite Schwungmasse 34 gebildet ist, und der dritten Schwung­ masse 54 können jeweils derart ausgewählt werden, daß sie die für ein bestimmtes Antriebssystem optimalen Schwingungsdämp­ fungscharakteristiken vorsehen. Auch das Gewicht der Kopp­ lungselemente 62 bzw. die durch die Zugfedern 70 vorgesehene Vorspannkraft können derart auf ein bestimmtes Antriebssystem abgestimmt werden, daß in dem Drehzahlbereich, in dem in dem Antriebssystem das Auftreten von Drehschwingungen zu erwarten ist, eine Ankopplung der dritten Schwungmasse 54 an den An­ triebsstrang vorgesehen ist und daß bei Überschreiten bzw. Verlassen dieses Drehzahlbereichs die dritte Schwungmassen­ anordnung 54 entkoppelt wird, um somit das beistungsvermögen des Motors zu erhöhen, da die dritte Schwungmasse 54 dann nicht mehr beschleunigt oder verzögert werden muß.

In der Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung gezeigt. Bauteile, welche in der Darstellung der Fig. 1 und 3 gezeigten Bauteilen entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzu­ fügung des Anhangs "a" bezeichnet. Die Drehschwingungsdämp­ fungsvorrichtung 10a in Fig. 2 wird nachfolgend lediglich in­ soweit detailliert beschrieben, als sie sich von der Ausfüh­ rungsform der Fig. 1 unterscheidet.

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist im Antriebsstrang zwi­ schen der Kurbelwelle 12a und der ersten Schwungmassenanord­ nung 23a, d. h. dem Torsionsschwingungsdämpfer-Eingangsteil 14a ein Planetengetriebe 90a angeordnet. Dabei bildet die Ein­ gangsscheibe 26a mit ihrem Umfangsflansch 60a einen Planeten­ radträger, an dem eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung ver­ teilten Planetenrädern 92a über Drehlager 94a an zur Drehachse A im wesentlichen parallelen Bolzen 95a drehbar gehalten ist. An einem um die Drehachse A nicht drehbaren Bauteil 96a, bei­ spielsweise einem Brennkraftmaschinen-Gehäuseteil 96a ist ein Hohlrad 98a festgelegt, das mit einer Innenverzahnung mit den Planetenrädern 92a kämmt. Ferner ist an einem radial inneren Bereich der ersten Schwungmassenanordnung 23a ein sich axial erstreckender zylindrischer Abschnitt 100a vorgesehen, der ein Sonnenrad mit Außenverzahnung bildet und der über ein Lager 102a auf der Eingangsscheibe 26a drehbar gelagert ist. Bei Drehung der Kurbelwelle 12a, und somit auch der Eingangs­ scheibe 26a, werden durch den als Planetenradträger dienenden Umfangsflansch 60a die Planetenräder 92a um die Drehachse A herum bewegt. Da sie mit dem nicht drehbar festgelegten Hohl­ rad 98 kämmen, drehen sich die Planetenräder 92a an dem Plane­ tenradträger 60a und übertragen diese Drehung auf den als Son­ nenrad wirkenden Zylinderabschnitt 100a der ersten Schwung­ massenanordnung 23a. Das heißt, die Drehzahl der Kurbelwelle 12a wird durch das Planetengetriebe 90a übersetzt auf die er­ ste Schwungmassenanordnung 23a und somit das Zweimassen­ schwungrad 50a übertragen. Es bilden dabei die mit der Kurbel­ welle 12a drehbaren Teile des Planetengetriebes 90a einen Teil der ersten Schwungmassenanordnung.

Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist die dritte Schwungmasse 54a durch die Kopplungselemente 62a wiederum mit der ersten Schwungmassenanordnung 23a koppelbar bzw. von die­ ser entkoppelbar. Dazu ist die dritte Schwungmasse 54a über ein Lager 104a auf einer Außenumfangsfläche des Hohlrads 98a drehbar gelagert. Der Kopplungs- bzw. Entkopplungsvorgang durch die Kopplungselemente 62a ist der gleiche, wie vorange­ hend mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2a ist also die Drehzahl der gesamten Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 10a durch das Planetengetriebe 90a ins Hohe übersetzt. Durch diesen Überset­ zungseffekt wird die Massenträgheit der rotierenden Massen, d. h. der ersten Schwungmassenanordnung 23a, der zweiten Schwungmassenanordnung 33a sowie der dritten Schwungmasse 54a erhöht, so daß bei gleich gehaltener Masse ein erhöhter Dämp­ fungseffekt erhalten werden kann. Da auch bei dieser Ausge­ staltung die dritte Schwungmasse 54a drehzahlabhängig zu- und abschaltbar ist, können auch diesbezüglich die gleichen Effek­ te, wie vorangehend mit Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben, erhalten werden. Durch die spezielle Anordnung der Planetengetriebekomponenten wird eine größtmögliche Über­ setzungswirkung erhalten.

In Ausführungsform der Fig. 2 ist ferner vorgesehen, daß die Kopplungselemente 62a sich nicht lediglich aufgrund der auf diese einwirkenden Fliehkraft nach radial auswärts bewegen. Es sind ferner Schalteinrichtungen 106a vorgesehen, durch welche die Kopplungselemente 62a aktiv aus ihrer die dritte Schwung­ masse 54a in den Antriebsstrang einkoppelnden Kopplungsstel­ lung nach radial auswärts in ihre Entkopplungsstellung bewegt werden können. Dabei kann jede Schaltvorrichtung 106a bei­ spielsweise durch eine elektromagnetische Spule gebildet sein und an jedem Kopplungselement 62a kann dann beispielsweise ein Permanentmagnet oder dergleichen vorgesehen sein. Wird den Schaltvorrichtungen 106a dann über eine strichliert darge­ stellte Leitung 108a ein Erregungsstrom von einer Steuervor­ richtung 110a zugeführt, so ziehen sie die an den Kopplungs­ elementen 62a angeordneten Permanentmagneten an und bewegen dadurch die Kopplungselemente 62a entgegen der Wirkung der Zugfeder nach radial außen.

Es kann dazu ferner ein Drehzahlsensor 112a von herkömmlichem Aufbau vorgesehen sein, der beispielsweise die Drehzahl der Kurbelwelle oder irgendeiner anderen mit dem Antriebsstrang drehbaren Komponente erfaßt. In Abhängigkeit von dem durch den Drehzahlsensor 112a über eine Leitung 114a zur Steuervorrich­ tung 110a ausgegebenem Drehzahlwert kann die Steuervorrichtung 110a die Schaltvorrichtung 106a drehzahlabhängig erregen bzw. entregen und somit zu einer gesteuerten Kopplung bzw. Entkopp­ lung der dritten Schwungmasse 54a führen. Ferner ist es mög­ lich, durch einen Bewegungssensor eine Bewegung der Kopplungs­ elemente in radialer Richtung zu erfassen. Wird eine derartige Bewegung erfaßt, so kann dies zusätzlich oder alternativ zum Erregen der Schaltvorrichtungen 106a herangezogen werden, um einen spontanen Entkopplungsvorgang zu erhalten.

Dabei kann in der Steuervorrichtung 110a beispielsweise eine Hysteresesteife vorgesehen sein, so daß dann, wenn beispiels­ weise die Kurbelwelle 12a um die zum Auslösen des Schaltvor­ gangs vorgesehene Drehzahl herum schwankt, nicht ein zu häufi­ ger Schaltvorgang durch die Schaltvorrichtungen 106a durch­ geführt wird. Da auch bei dieser zusätzlichen gesteuerten Bewegung der Kopplungselemente 62a die Vorspannung in die Kopplungsstellung durch die Zugfedern vorgenommen wird, brau­ chen die jeweiligen Schaltvorrichtungen 106a lediglich zum Bewegen und Halten der Kopplungselemente 62a in ihren Entkopp­ lungsstellung erregt werden. Ferner können bei Vorsehen einer derartigen gesteuerten Bewegung der Kopplungselemente 62a diese hinsichtlich ihrer Masse geringer ausgestaltet werden, da dann den wesentlichen Bewegungsbeitrag die Schaltvorrich­ tungen 106a liefern.

Es ist selbstverständlich, daß auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 die Bewegung der Kopplungselemente 62a zwischen der Kopplungsstellung und der Entkopplungsstellung allein durch Fliehkraft bewirkt werden kann und die Schaltvorrichtun­ gen 106a weggelassen werden können. In gleicher Weise ist es möglich, eine derartige gesteuerte Bewegung der Kopplungsele­ mente in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 vorzusehen.

In Fig. 4 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt, welche im wesentlichen der Ausführungsform gemäß Fig. 2 entspricht. Es wird daher im nachfolgenden lediglich auf die Unterschiede hinsichtlich der Ausführungsform gemäß Fig. 2 eingegangen. Bauteile, welche in den Fig. 1 und 2 dar­ gestellten Bauteilen entsprechen, sind mit dem gleichen Be­ zugszeichen unter Hinzufügung des Anhangs "b" bezeichnet.

Bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 4 ist das Planetenge­ triebe 90b derart angeordnet, daß es im Kraftübertragungsweg zwischen der Kurbelwelle 12b und der dritten Schwungmasse 54b liegt, wenn diese dritte Schwungmassenanordnung 54b mit der ersten Schwungmassenanordnung 23b drehantriebsmäßig gekoppelt ist. Dazu ist der Planetenradträger 60b auf der Kurbelwelle 12b bzw. einer mit dieser drehfest verbundenen Komponente 26b drehbar gelagert und trägt eine Mehrzahl von in Umfangsrich­ tung verteilt angeordneten Planetenrädern 92b. Ein Sonnenrad 100b ist an einer nicht drehbaren Komponente 96b festgehalten und kämmt radial innen mit den Planetenrädern 92b. An einem Innenumfangsbereich der im wesentlichen ringförmig ausgebilde­ ten dritten Schwungmasse 54b ist das Hohlrad 98b ausgebildet und kämmt radial außen mit den Planetenrädern 92b. Ferner ist der Planetenradträger 60b durch die Kopplungselemente 62b, welche wiederum an der ersten Schwungmassenanordnung 23b ra­ dial verschiebbar geführt sind, mit der ersten Schwungmassen­ anordnung 23b koppelbar und ist von dieser entkoppelbar, wobei am Planetenradträger 60b der der dritten Schwungmasse 54b zu­ geordnete Reibflächenbereich 78b gebildet ist.

Bei einer derartigen Ausgestaltung ist dann die erste Schwung­ massenanordnung 23b in ihrem radial inneren Bereich mit der Kurbelwelle 12b drehfest verbunden. Das heißt, bei derartiger Ausgestaltung wird das Antriebsdrehmoment der Kurbelwelle 12b in den Antriebsstrang direkt und ohne die Übertragung durch ein Getriebe hindurch eingekoppelt. Das Planetengetriebe 90b dient lediglich zur Drehzahlerhöhung der dritten Schwungmasse 54b und kann daher hinsichtlich seiner Kraftübertragungskapa­ zität deutlich schwächer und somit leichter ausgebildet wer­ den, als dies beim Planetengetriebe gemäß Fig. 2 der Fall ist. Auch bei einer derartigen Ausgestaltung läßt sich also bei Zukopplung der dritten Schwungmasse 54b zur ersten Schwungmas­ senanordnung 23b durch Verbinden des Planetenradträgers 60b, welcher zusammen mit seinen Planetenrädern 92b einen Teil der dritten Schwungmassenanordnung bildet, mit der ersten Schwung­ massenanordnung 23b eine Erhöhung der Drehzahl der dritten Schwungmasse 54b bezüglich der Kurbelwelle 12b mit den vor­ angehend beschriebenen Vorteilen erreichen. Es ist auch die direkte Ankopplung des Planetenradträgers 60b an die Kurbel­ welle, unter Umgehung der ersten Schwungmassenanordnung 23b, möglich.

Obgleich in den Figuren die dritte Schwungmasse derart darge­ stellt ist, daß sie mit der ersten Schwungmassenanordnung im wesentlichen als eine Einheit gekoppelt werden kann, ist es ebenso möglich, die dritte Schwungmasse in mehrere Schwungmas­ sensegmente zu unterteilen, die bezüglich einander drehbar sind und die jeweils in Serie miteinander durch entsprechende Kopplungselemente gekoppelt sind. Diese Kopplungselemente kön­ nen dann im wesentlichen wieder in ihrem Aufbau den in den Fi­ guren dargestellten Kopplungselementen entsprechen und hin­ sichtlich ihrer Auslösemoments derart ausgebildet sein, daß sie nicht gleichzeitig, sondern drehzahlabhängig gestaffelt auslösen und somit sukzessive einzelne Schwungmassensegmente abgekoppelt werden. Es läßt sich somit ein stufenartiger Über­ gang zwischen einem Zustand maximaler Dämpfungsmasse und einem Zustand minimaler Dämpfungsmasse erhalten.

Ferner ist es bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 und 4 eben­ so möglich, die dritte Schwungmasse in zwei Schwungmassenteile aufzuteilen und diese durch einen elastischen Ring miteinander zu verbinden, um somit eine zusätzliche Dämpfungstilgungsfunk­ tion auch in dieser Ausführungsform zu erhalten.

Durch die erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung wird das Massenträgheitsmoment auf der Primärseite des Zwei­ massenschwungrads erhöht, wodurch neben der Verringerung von Ungleichförmigkeiten im Lauf der Brennkraftmaschine zusätzlich die Resonanzfrequenz abgesenkt wird, was insbesondere beim Startvorgang wichtig ist, um dort das Auftreten ungewollter Drehschwingungen effektiv verhindern zu können.

Es hat sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn das Verhältnis des Massenträgheitsmoments zwischen der Primär- und der Sekun­ därseite des Zweimassenschwungrads, d. h. zwischen der ersten Schwungmassenanordnung und der dritten Schwungmasse einerseits und der zweiten Schwungmassenanordnung andererseits, im Be­ reich von 60 : 40 liegt.

Das in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellte, in der Drehmoment­ schwingungsdämpfungsvorrichtung enthaltene Zweimassenschwung­ rad ist von dem trocken laufenden Typ. Es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß dieses Zweimassenschwungrad auch derart ausgebildet werden kann, daß im Bereich jeweiliger reibkritischer Punkte, insbesondere im Bereich der Schrauben­ druckfedern, jeweils Schmiermitteltaschen gebildet sind, die zur Aufnahme eines pastösen Schmiermaterials, wie z. B. Schmierfett, dienen. Insbesondere bei einer derartigen ge­ schmierten Ausgestaltung ist durch das Schmiermittel ein zu­ sätzlicher hydrodynamischer Reibungs- und Dämpfungseffekt vor­ gesehen, der zusätzlich zur Minderung von im Antriebsstrang entstehenden Drehschwingungen beitragen kann.

Durch die erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung kann eine zuverlässige Dämpfungswirkung von in einem Antriebs­ strang entstehenden Drehschwingungen vorgesehen werden. Einer­ seits trägt dazu bei, daß die zusätzliche Dämpfungsmasse in An­ triebskraftflußrichtung vor einem Torsionsschwingungsdämpfer angeordnet ist, so daß die insbesondere in einer Brennkraftma­ schine erzeugten Drehschwingungen oder Schwingungen der Kur­ belwelle in ungeminderter Weise gedämpft werden können. Ande­ rerseits ist die zusätzliche Dämpfungsmasse bei Überschreiten einer vorbestimmten Drehzahl abschaltbar, so daß in dem niede­ ren Drehzahlbereich, in dem das Auftreten von Drehschwingungen sehr wahrscheinlich ist, eine hohe Schwingungsdämpfungsmasse vorgesehen ist, und in dem hohen Drehzahlbereich, in dem das Auftreten von Drehschwingungen nicht oder nur in geringem Aus­ maß zu erwarten ist, die Agilität der Brennkraftmaschine er­ höht werden kann, wodurch einerseits ein verbessertes Lei­ stungsverhalten der Brennkraftmaschine erreicht wird und ande­ rerseits der Kraftstoffverbrauch verringert werden kann. Wenn ferner ein Übersetzungsgetriebe vorgesehen ist, das die Dreh­ zahl der jeweiligen Schwungmassen ins Hohe übersetzt, ist es möglich, die einzelnen Schwungmassen leichter und kleiner zu bauen und damit die nahezu gleiche Dämpfungswirkung zu erhal­ ten, wie sie bei einer Vorrichtung ohne Drehzahlübersetzung erhalten wird. Dies hat dann zur Folge, daß die gesamte Dreh­ schwingungsdämpfungsvorrichtung weniger Bauraum beansprucht und somit besser in einen Antriebsstrang integriert werden kann.

Vorangehend ist die erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfungs­ vorrichtung derart beschrieben worden, daß bei aktiver Zu- oder Abschaltung der Kopplungselemente durch entsprechende Betätigungsmittel zum Auslösen des Zu- oder Abschaltens ein Bewegungszustand der Kopplungselemente oder die Drehzahl, bei­ spielsweise der Maschine, herangezogen wird. Es wird darauf hingewiesen, daß es ebenso möglich ist, eine Vielzahl anderer Betriebszustände zum Auslösen des Zu- bzw. Abschaltens her­ anzuziehen. Beispielsweise kann aus der durch die Drehzahler­ fassungsmittel erfaßten Drehzahl durch Differenzieren eine Drehbeschleunigung erhalten werden, die ebenso zum Definieren eines Betriebszustands herangezogen werden kann, in welchem die dritte Schwungmassenanordnung abzukoppeln ist. Ferner ist es möglich, eine Maschinenkühlmitteltemperatur heranzuziehen, d. h., bei Erreichen einer bestimmten Temperatur die dritte Schwungmassenanordnung abzuschalten. Darüber hinaus kann die Absicht eines Fahrzeugfahrers, das Fahrzeug zu beschleunigen, erfaßt werden, beispielsweise durch Erfassen des Drosselöff­ nungsgrads und der Änderungsrate des Drosselöffnungsgrads oder durch Erfassen des Betätigungsausmaßes eines Gaspedals oder dergleichen. Eine derartige Absicht kann dazu herangezogen werden, einen Betriebszustand zu definieren, in dem die zu­ sätzliche Schwungmassenanordnung abzukoppeln ist, um ein mög­ lichst starkes Beschleunigen zu ermöglichen. Verläßt der Be­ triebszustand dann einen vorbestimmten Bereich, d. h. über­ schreitet der Betriebszustand den vorbestimmten Betriebszu­ tand in entgegengesetzter Richtung, dann wird die dritte Schwungmassenanordnung wieder angekoppelt. Um ein zu häufiges Zu- und Abschalten zu vermeiden, kann hier eine Schalthyste­ rese vorgesehen sein.

Claims (27)

1. Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung zum Dämpfen von Dreh­ schwingungen in einem Antriebsstrang, über welchen das Ausgangsdrehmoment einer Brennkraftmaschine in einer An­ triebskraftflußrichtung auf Antriebsräder eines Kraft­ fahrzeugs übertragen wird, umfassend:

• - eine mit einer Kurbelwelle (12; 12a; 12b) der Brenn­ kraftmaschine zur Drehung um eine Drehachse (A) ge­ koppelte erste Schwungmassenanordnung (23; 23a; 23b),
• - eine zweite Schwungmassenanordnung (33; 33a; 33b), die mit der ersten Schwungmassenanordnung (23; 23a; 23b) zur gemeinsamen Drehung um die Drehachse (A) und zur Relativdrehung bezüglich der ersten Schwung­ massenanordnung (23; 23a; 23b) über eine Federvor­ richtung (48; 48a; 48b) gekoppelt ist,
• - wenigstens eine dritte Schwungmassenanordnung (54; 54a; 54b), welche mit dem Antriebsstrang zur Drehung um die Drehachse (A) in der Antriebskraftflußrich­ tung vor der Federvorrichtung (48; 48a; 48b) gekop­ pelt ist,
  dadurch gekennzeichnet,
  daß die wenigstens eine dritte Schwungmassenanordnung (54, 54a; 54b) bei Erreichen eines vorbestimmten Be­ triebszustands von dem Antriebsstrang drehantriebsmäßig entkoppelbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Betriebszustand umfaßt:

• - ein vorbestimmtes Drehzahlniveau und/oder
• - einen vorbestimmten Relativdrehzustand zwischen der ersten und der zweiten Schwungmassenanordnung und/oder
• - einen vorbestimmten Drehzahländerungszustand und/oder
• - eine vorbestimmte Maschinenkühlmitteltemperatur, und/oder
• - einen vorbestimmten Drosselöffnungsänderungsraten- Betrag.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die wenigstens eine dritte Schwungmassenanord­ nung (54; 54a; 54b) zur Drehung um die Drehachse (A) mit der ersten Schwungmassenanordnung (23; 23a, 23b) gekop­ pelt ist und von dieser entkoppelbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dritte Schwungmassenanordnung (54; 54a; 54b) durch zwischen einer Kopplungsstellung und einer Entkopplungsstellung verstellbare Kopplungsmittel (62; 62a; 62b) mit dem Antriebsstrang koppelbar bzw. gekoppelt ist, welche Kopplungsmittel (62; 62a; 62a) in Abhängig­ keit vom Betriebszustand, insbesondere der Drehzahl, zwi­ schen ihrer Kopplungsstellung und ihrer Entkopplungsstel­ lung verstellbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsmittel (62; 62a; 62b) wenigstens ein bezüg­ lich der Drehachse (A) radial verlagerbares Kopplungs­ element (62; 62a; 62b) umfassen, welches in seine Kopp­ lungsstellung vorgespannt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 und Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das wenigstens eine Kopplungselement (62; 62a; 62b) an der ersten Schwungmassenanordnung (23; 23a; 23b) radial bewegbar geführt ist und einen mit der wenigstens einen dritten Schwungmassenanordnung (54; 54a; 54b) in Kopplungseingriff bringbaren Kopplungsbereich (76; 76a; 76b) umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungsbereich (76; 76a; 76b) einen Reibflächenbe­ reich umfaßt, welcher in der Kopplungsstellung an einem komplementären Reibflächenbereich (78; 78a; 78b) an der dritten Schwungmassenanordnung (54; 54a; 54b) angreift.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kopplungsbereich einen Kopplungsvorsprungs­ bereich oder Kopplungsausnehmungsbereich umfaßt, welcher in der Kopplungsstellung mit einem komplementären Kopp­ lungsausnehmungs- bzw. Kopplungsvorsprungsbereich an der dritten Schwungmassenanordnung in Umfangsrichtung form­ schlüssig ineinandergreift.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das wenigstens eine Kopplungselement (62; 62a; 62b) ein Fliehkraft-Gewichtselement umfaßt, welches in seine Kopplungsstellung nach radial einwärts vorgespannt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, ferner um­ fassend Kopplungselement-Schaltmittel (106a; 106b) zum gesteuerten Bewegen des wenigstens einen Kopplungsele­ ments (62a; 62b) zwischen seiner Kopplungsstellung und seiner Entkopplungsstellung.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, ferner umfassend Betriebs­ zustandserfassungsmittel (112a) und Schaltmittel-Betäti­ gungsmittel (110a; 110b) zum Betätigen der Kopplungsele­ ment-Schaltmittel (106a; 106b) in Abhängigkeit von dem erfaßten Betriebszustand.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebszustandserfassungsmittel (112a; 112b) umfas­ sen:

• - Drehzahlerfassungsmittel und/oder
• - Drehbeschleunigungserfassungsmittel und/oder
• - Kopplungselement-Bewegungserfassungsmittel zum Er­ fassen eines Bewegungszustands des wenigstens einen Kopplungselements und/oder
• - Relativdrehzustand-Erfassungsmittel zum Erfassen eines Relativdrehzustands zwischen der ersten und der zweiten Schwungmassenanordnung und/oder
• - Maschinenkühlmittel -Temperaturerfassungsmittel und/oder
• - Drosselöffnungsänderungsraten-Erfassungsmittel.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kopplungselement-Schaltmittel (106a; 106b) das wenigstens eine Kopplungselement (62a; 62b) durch elektrostatische oder elektromagnetische Wechsel­ wirkung oder dergleichen bewegen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kopplungselement (62; 62a; 62b) durch Federvorspannung in seine Kopplungs­ stellung vorgespannt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von in Umfangrichtung mit im wesentlichen gleichmäßigem Abstand zueinander an­ geordneten Kopplungselementen (62; 62a; 62b) vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Zug­ federmittel (70), welche jeweils an in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten Kopplungselementen (62; 62a; 62b) näherungsweise in Umfangsrichtung angreifen, um diese nach radial einwärts vorzuspannen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Kopplungselement (62; 62a; 62b) ein Kopplungsringsegment mit einer Umfangserstreckung von höchstens 180°, vorzugsweise höchstens 170°, umfaßt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine dritte Schwung­ massenanordnung (54) ein erstes mit der ersten Schwung­ massenanordnung (23) koppelbares oder gekoppeltes Schwungmassenteil (84) umfaßt sowie ein zweites Schwung­ massenteil (82) umfaßt, welches unter Zwischenanordnung von Schwingungsdämpfungsmitteln (86) mit dem ersten Schwungmassenteil (84) verbunden ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsdämpfungsmittel (86) ein elastisch ver­ formbares Dämpfungsmaterial, vorzugsweise einen Kunst­ stoffdämpfungsring (86), umfassen.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schwungmassenanordnung (54) im wesentlichen vollständig in einem in der ersten Schwungmassenanordnung (23) ausgebildeten ringförmigen Hohlraum (52) aufgenommen ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Kraftübertragungsweg zwischen der Kurbelwelle (12a; 12b) und der ersten Schwungmassenanord­ nung (23a) und/oder der dritten Schwungmassenanordnung (54b) ein Drehzahlübersetzungsgetriebe (90a; 90b) zum Übersetzen der Drehzahl der ersten Schwungmassenanordnung (23a) und/oder der dritten Schwungmassenanordnung (54b) bezüglich der Kurbelwelle (12a; 12b) angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehzahlübersetzungsgetriebe (90a; 90b) ein Planeten­ getriebe (90a; 90b) umfaßt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (90a) umfaßt:

• - einen mit der Kurbelwelle (12a) drehfest verbundenen Planetenradträger (60a), an welchem wenigstens ein Planetenrad (92a) um eine zur Drehachse (A) im we­ sentlichen parallele Achse drehbar getragen ist,
• - ein um die Drehachse (A) nicht drehbares, mit dem wenigstens einen Planetenrad (92a) radial außen käm­ mendes Hohlrad (98a),
• - ein mit der ersten Schwungmassenanordnung (23a) drehfest verbundenes und mit dem wenigstens einen Planetenrad (92a) radial innen kämmendes Sonnenrad (100a).

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (100a) auf der Kurbelwelle (12a) oder einer mit dieser fest verbundenen Komponente (26a) drehbar ge­ lagert ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dritte Schwungmassenanordnung (54a) auf einer radial äußeren Umfangsfläche des Hohlrads (98a) drehbar gelagert ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (90b) umfaßt:

• - einen mit der Kurbelwelle (12b) drehfest verbindba­ ren Planetenradträger (60b), an welchem wenigstens ein Planetenrad (92b) um eine zur Drehachse (A) im wesentlichen parallele Achse drehbar getragen ist,
• - ein um die Drehachse (A) nicht drehbares, mit dem wenigstens einen Planetenrad (92a) radial innen käm­ mendes Sonnenrad (100a),
• - ein mit der dritten Schwungmassenanordnung (54b) drehfest verbundenes oder mit dieser integral ausge­ bildetes und mit dem wenigstens einen Planetenrad (92b) radial außen kämmendes Hohlrad (98b).

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehzahlniveau eine vorbestimmte Drehzahl oder ein vorbestimmter Drehzahlbereich der Kur­ belwelle, der ersten Schwungmassenanordnung, der zweiten Schwungmassenanordnung, einer Getriebeeingangswelle und/oder einer anderen mit dem Antriebsstrang drehbaren Kom­ ponente ist.