DE19726532A1 - Torsionsschwingungsdämpfer mit Wälzkörpern als Koppelelemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruches 1.

In der DE 41 28 868 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer mit einem antriebssei­ tigen Übertragungselement und einem relativ hierzu, gegen die Wirkung einer Dämpfungseinrichtung drehbaren, abtriebsseitigen Übertragungselement behan­ delt, wobei die Dämpfungseinrichtung zur Drehmomentübertragung zwischen den beiden Übertragungselementen dient. Die Dämpfungseinrichtung weist entlang einer Führungsbahn über Gleitschuhe geführte Federn als verschiebbare Koppel­ körper auf, von denen jeweils mehrere Federn in einem Federsatz vereinigt sind, der einerends mit einem der Übertragungselemente und anderenends mit dem anderen Übertragungselement derart in Wirkverbindung steht, daß eine Auslen­ kung eines der Übertragungselemente in Umfangsrichtung über eine Relativbe­ wegung des Koppelkörpers eine Auslenkung des anderen Übertragungselementes zur Folge hat. Jeder Koppelkörper ist in einer die Führungsbahn aufweisenden Ausnehmung eines der Übertragungselementes angeordnet und mit einer Mit­ nahmevorrichtung des anderen Übertragungselementes verbunden, wobei diese Mitnahmevorrichtung durch das jeweils am Federsatz angreifende Ansteuerele­ ment gebildet wird.

Torsionsschwingungsdämpfer gemäß der vorgenannten OS sind dazu geeignet, einen kompletten Frequenzbereich zu filtern, das heißt, Amplituden unterschiedli­ cher Ordnung zu dämpfen; jedoch sind besonders störende Amplituden einer be­ stimmten Ordnung nicht derart wirkungsvoll unterdrückbar, wie dies oftmals er­ forderlich wäre.

Durch Ausbildung der Koppelkörper als Federn wird dafür gesorgt, daß die beiden Übertragungselemente nach jeder durch eine Torsionsschwingung verursachten Relativauslenkung in ihre Ausgangsposition zurückbewegt werden. Die beiden Übertragungselemente haben also im belastungsfreien Zustand eine exakt defi­ nierte Bezugsstellung zueinander. Nachteilig bei derartigen Koppelkörpern wirkt sich allerdings aus, daß durch sie die Trägheit, welche das entsprechende Über­ tragungselement einer eingeleiteten Torsionsschwingung entgegensetzt, nicht veränderbar ist. Des weiteren ist die konstruktive Ausbildung eines derartigen Torsionsschwingungsdämpfers relativ aufwendig, da für die Federn Ansteuerele­ mente an beiden Schwungmassen, zwischen denen die Federn wirksam sind, vorgesehen sein müssen.

Durch die US-PS 5 295 411 ist ein Übertragungselement in Form einer Schwungmasse bekannt, die in einer Mehrzahl kreisförmiger Aussparungen je­ weils eine kreisförmige Ausgleichsschwungmasse aufnimmt, wobei der Durch­ messer der letztgenannten kleiner als derjenige der Aussparung ist. Eine derartige Schwungmasse wird üblicherweise als "Salomon-Tilger" bezeichnet und hat den Vorteil, daß die Ausgleichsschwungmassen hinsichtlich ihrer Auslenkgeschwin­ digkeit von Drehzahländerungen an der Schwungmasse abhängig sind. Mit einer derartigen Schwungmasse lassen sich Torsionsschwingungen einer bestimmten Ordnung, bei Brennkraftmaschinen mit vier Zylindern vorzugsweise der zweiten Ordnung, bei bestimmten Amplitudengrößen hervorragend um einen bestimmten Betrag verringern, jedoch fehlt die Möglichkeit, auf Schwingungen anderer Ord­ nung einzuwirken.

Einen weiteren Tilger zeigt die US-PS-2 205 401, bei welcher an einem Antrieb, wie beispielsweise an der Kurbelwelle eine Schwungmasse befestigt ist, die eine Führungsbahn für Tilgermassen aufweist, die ihrerseits mit einer Stellvorrichtung in Wirkverbindung stehen. Die Tilgermassen weisen ebenso wie deren zugeordne­ te Führungsbahn eine Krümmung, vorzugsweise in Kreisform auf, wobei der Krümmungsradius der Tilgermassen kleiner als derjenige der zugeordneten Füh­ rungsbahnen ist, um bei Einleitung von Torsionsschwingungen über die Schwungmasse eine Abprallbewegung der Tilgermassen in den Führungsbahnen zu ermöglichen. Das Vorhandensein mehrerer Führungsbahnen sowie der zuvor bereits genannten Stellvorrichtung hat hierbei den Sinn, durch die letztgenannte die Tilgermassen im Rahmen eines Stellvorgangs in jeweils die Führungsbahn zu bringen, die für die Tilgung einer gerade anliegenden Torsionsschwingung be­ stimmter Ordnung benötigt wird. Dadurch sind, anders als bei dem zuvor behan­ delten Tilger gemäß der US-PS 5 295 411 nicht nur eine Ordnung, sondern eine Mehrzahl von Ordnungen um einen bestimmten Betrag verringerbar. Dennoch fehlt auch hier die Möglichkeit, auf Torsionsschwingungen der übrigen Ordnun­ gen einzuwirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Torsionsschwingungsdämpfer so weiterzubilden, daß die von einem Antrieb, wie beispielsweise einer Brennkraft­ maschine, erzeugten Torsionsschwingungen bei geringstmöglichem konstruktiven Aufwand soweit als möglich ausfilterbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Ausbildung des Torsionsschwingungsdämpfers mit einer Führungsbahn für einen Koppelkörper sowie mit dem Koppelkörper selbst wird folgendes be­ wirkt: Sobald der Torsionsschwingungsdämpfer in Rotation um seine Drehachse versetzt wird, wird der Koppelkörper aufgrund der Fliehkraft innerhalb einer den­ selben aufnehmenden Ausnehmung, die beispielsweise in einem der Übertra­ gungselemente vorgesehen sein kann, nach radial außen gedrängt, um in derjeni­ gen Position zum Stillstand zu kommen, an welcher sich die Krümmungsstelle der Führungsbahn mit dem maximalen Abstand zur Drehachse befindet. Weiter zu­ nehmende Drehzahl hat keine Lageänderung des Koppelkörpers mehr zur Folge, bewirkt aber gleichwohl aufgrund des weiteren Anstiegs der Fliehkraft eine er­ höhte Flächenpressung zwischen dem Koppelkörper und der Führungsbahn. Bei Einleitung von Torsionsschwingungen und/oder eines Drehmomentes vom an­ triebs- zum abtriebsseitigen Übertragungselement hat der Koppelkörper aufgrund seiner Trägheit das Bestreben, sich durch einen Abwälz- oder Gleitvorgang auf der Führungsbahn aus seiner zuvor beschriebenen Lage zu lösen, und zwar der­ art, daß er entgegen der Beschleunigungsrichtung des ihn aufnehmenden Über­ tragungselementes ausgelenkt wird, wobei die Auslenkweite von der Größe der Torsionsschwingung oder des Drehmomentes abhängig ist. Dieser Auslenkung wirkt also die nach radial außen gerichtete Fliehkraft entgegen, und zwar umso mehr, je höher die Drehzahl des Torsionsschwingungsdämpfers ist. Insofern er­ gibt sich ein drehzahlabhängiges Verhalten des Koppelkörpers, indem eine Aus­ lenkung desselben aufgrund einer Torsionsschwingung bei zunehmender Drehzahl des Torsionsschwingungsdämpfers immer weiter erschwert wird. Das Verhalten des Koppelkörpers entspricht also einer Feder, bei welcher die Steifigkeit bei an­ steigend er Drehzahl erhöht würde.

Durch Aufnahme des Koppelkörpers am anderen Übertragungselement in einer Weise, wonach er in radialer Richtung zwar bewegbar, in Umfangsrichtung aber fest ist, wird eine Mitnahme des abtriebsseitigen Übertragungselementes bei Einleitung einer Torsionsschwingung auf das antriebsseitige Übertragungselement erzielt. Insofern ist der Koppelkörper als Koppelelement zwischen den beiden Übertragungselementen wirksam und erfüllt damit die Aufgabe, welche beim Stand der Technik durch Federn erfüllt wird, bringt darüber hinaus aber auch den Vorteil, daß er aufgrund seiner Abwälz- oder Gleitbewegung entlang der Füh­ rungsbahn, die Trägheit des antriebsseitigen Übertragungselementes bei Einlei­ tung einer Torsionsschwingung erhöht. Dadurch bedingt, ist der Koppelkörper beim vorgeschlagenen Torsionsschwingungsdämpfer nicht nur als Koppelelement im Sinne der vorgenannten Federn, sondern auch als Ausgleichsschwungmasse ei­ nes Tilger-Elementes wirksam, wie dies beispielsweise bei einem Salomon-Tilger der Fall ist. Dadurch ergeben sich, was die Dämpfung von Torsionsschwingungen anbelangt, hervorragende Eigenschaften, was gleichzeitig mit einem besonders einfachen konstruktiven Aufbau einhergeht, da verständlicherweise ein solcher Koppelkörper wesentlich einfacher herstellbar ist als eine in Umfangsrichtung ori­ entierte Feder. Um die erforderliche Abroll- oder Gleitbewegung des Koppelkör­ pers entlang der Führungsbahn des Übertragungselementes zu ermöglichen, ist die Krümmungsstärke des Abwälz- oder Gleitbereichs des Koppelkörpers gemäß Anspruch 2 vorzugsweise größer als diejenige der Führungsbahn.

Anspruch 1 zeigt weiterhin eine konstruktive Maßnahme auf, durch welche der Koppelkörper als Koppelelement zwischen den beiden Übertragungselementen wirksam sein kann. Hierzu ist er vorzugsweise in einer Ausnehmung des einen Übertragungselementes angeordnet und treibt über die Mitnahmevorrichtung das andere Übertragungselemente formschlüssig an. Außerdem wird näher auf die vorzugsweise am abtriebsseitigen Übertragungselement vorgesehene Mitnahme­ vorrichtung, was deren konstruktive Ausbildung anbelangt, eingegangen.

Anspruch 3 gibt eine vorteilhafte Ausführungsform sowohl der Führungsbahn des Übertragungselementes als auch des Abwälz- oder Gleitbereichs des Koppelkör­ pers an, da eine kreisförmige Ausbildung fertigungstechnisch wesentlich einfa­ cher herstellbar ist als eine beliebige andersartig ausgeführte Krümmung.

Durch die Maßnahme nach den Ansprüchen 5 und 6 werden die erfindungsge­ mäßen Koppelkörper kombiniert mit einem in Drehrichtung wirksamen Überlast­ schutz, indem beim Auftreten einer übergroßen Torsionsschwingung die Koppel­ körper über den radialen Durchgangsraum in die in Drehrichtung jeweils benach­ barte Ausnehmung überführbar ist. Dadurch ergibt sich allerdings eine Änderung der anfänglichen Relativstellung der Übertragungselemente zueinander, was bei Torsionsschwingungsdämpfern allerdings oftmals tolerierbar ist.

In den Ansprüchen 7 und 8 ist eine Maßnahme angegeben, durch welche das Trägheitsmoment, welches der Torsionsschwingungsdämpfer einer eingeleiteten Torsionsschwingung entgegensetzt, nochmals erhöht wird. Antriebsseitig entste­ henden Torsionsschwingungen kann dadurch noch besser entgegengewirkt wer­ den.

In den Ansprüchen 10 und 11 sind Maßnahmen angegeben, durch welche der Torsionsschwingungsdämpfer bei Zug ein anderes Dämpfungsverhalten zeigt als bei Schub. Durch die Ansprüche 12 und 13 ist dagegen ein Verhalten erzielbar, nach welchem das in Abhängigkeit vom Schub- oder Zugbetrieb jeweils antrei­ bende der beiden Übertragungselemente des Torsionsschwingungsdämpfers um seine Ruhestellung mit vorbestimmbarem Spiel gegenüber dem anderen Übertra­ gungselement dämpfungsfrei auslenkbar ist und erst nach Überwindung dieses Spiels sich die gewünschte Dämpfung einstellt. Ergänzend zur Beeinflussung des Dämpfungsverhaltens sind in den Ansprüchen 14 und 15 Lösungen angegeben, durch welche jeder beliebigen Auslenkweite eine bestimmte Dämpfung zuorden­ bar ist.

In den Ansprüchen 16 und 18 ist eine Anwendung des Erfindungsgegenstandes an einer konventionellen, Reibbeläge tragenden Kupplungsscheibe angegeben. Diese ist axial extrem schmal bauend, was sich wie folgt erklärt: Bei derartigen Kupplungsscheiben sind üblicherweise in Umfangsrichtung verlaufende Federn als Koppelelemente zwischen antriebs- und abtriebsseitigem Übertragungselement verwendet, wobei diese Federn, als Schraubenfedern ausgebildet, einen wesent­ lichen größeren Durchmesser aufweisen als der vorzugsweise scheibenförmig ausgebildete anspruchsgemäße Koppelkörper. Des weiteren wird, um die er­ wünschten Dämpfungseigenschaften zu erzielen, an derartigen Kupplungsschei­ ben oftmals ein Vordämpfer verwendet, der hauptsächlich für den Leerlaufbe­ trieb, also für kleine Drehmomente, vorgesehen ist. Ein derartiger Vordämpfer kann bei der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe eingespart werden, da durch entsprechende Formgebung von Führungsbahn und/oder Materialaussparung an der Mitnahmevorrichtung ein einem Vordämpfer vergleichbares Wirkverhalten realisierbar ist. So kann beispielsweise derjenige Bereich der Führungsbahn, in welchen ohne Übertragung eines Drehmomentes oder bei Einleitung eines nur geringen Drehmomentes der Koppelkörper fliehkraftbedingt gedrängt wird, mit einer sehr flachen Krümmung ausgebildet sein, so daß das Dämpfungsverhalten einem Vordämpfer mit sehr weichen Federn vergleichbar ist. Höhere Drehmomen­ te bewirken dagegen eine größere Relativauslenkung zwischen den beiden Über­ tragungselementen, wodurch der Koppelkörper aus seiner zuvor beschriebenen Stellung herausgedrängt und wegen des Verlaufs der Materialaussparung im we­ sentlichen nach radial innen in die letztgenannte Richtung gezwungen wird. Der Effekt ist also derjenige, daß bei zunehmend größerem zu übertragenden Drehmoment und damit stärkerer Auslenkung des Koppelkörpers sich die Wirkung einer immer größer werdenden Federsteifigkeit ergibt.

Die Begrenzung einer derartigen Auslenkbewegung des Koppelkörpers in der Füh­ rungsbahn kann durch das dieser Bewegungsrichtung zugeordnete umfangsseiti­ ge Ende der letztgenannten erfolgen, kann aber ebenso gemäß Anspruch 17 durch an Kupplungsscheiben ohnehin zumeist vorgesehene Abstandsstücke er­ folgen, wenn diese an die als Anschläge wirksamen Enden der die Abstands­ stücke aufnehmenden Freiwinkelbahn anstoßen. Je nach Bemessung dieser Freiwin­ kelbahn werden die Anschläge schon deutlich vor Erreichen des umfangseitigen Endes der Führungsbahn durch den Koppelkörper oder erst dicht vor diesem um­ fangsseitigen Ende angefahren.

Falls aus konstruktionsbedingten Gründen derartige Abstandsstücke sowie die­ selben aufnehmende Freiwinkelbahnen nicht vorgesehen sind, ist es gemäß An­ spruch 19 ebenso möglich, die umfangsseitigen Ende der Materialaussparungen als Anschläge für die Koppelkörper zu verwenden. Voraussetzung hierfür ist al­ lerdings eine entsprechende Ausbildung der Koppelkörper und der Enden der Ma­ terialaussparungen, beispielsweise durch einen entsprechend zähen und festen Werkstoff, da dem Koppelkörper beim Erreichen dieser Enden oftmals zu seiner Bewegung in Umfangsrichtung eine Wälzbewegung entlang der Führungsbahn überlagert ist, was einen Schleifvorgang, beim Erreichen der Enden begünstigt. Entsprechender Verschleiß kann aber durch geeignete Werkstoffauswahl vermie­ den werden.

In den Ansprüchen 20 und 21 ist eine Führungsbahn angegeben, bei welcher die Koppelkörper, entsprechend große Torsionsschwingungen vorausgesetzt, nach Durchgang durch die jeweilige Verbindung, von einer Materialaussparung in die jeweils nächste wechseln können. Dadurch ist die Führungsbahn wie eine Rutschkupplung wirksam, so daß antriebsseitig anliegende Drehmomentspitzen nur reduziert auf die Abtriebsseite weitergeleitet werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine hälftige Darstellung des Torsionsschwin­ gungsdämpfers mit einem in einer Ausnehmung des antriebsseitigen Übertragungselementes aufgenommenen Koppelkörper, der in einer ra­ dialen Materialaussparung eines abtriebsseitigen Übertragungselementes in Umfangsrichtung fest aufgenommen ist;

Fig. 2 eine Darstellung gemäß dem Schnitt II-II der Fig. 1 mit einer Führungs­ bahn für den Koppelkörper;

Fig. 3 wie Fig. 2, aber mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen für jeweils einen Koppelkörper;

Fig. 4 einen Schnitt durch den Torsionsschwingungsdämpfer der Fig. 3 ent­ sprechend der Schnittlinie IV-IV.

Fig. 5 wie Fig. 2, aber mit asymmetrischem Verlauf der Führungsbahn;

Fig. 6 wie Fig. 2, aber mit gekrümmter Mitnahmevorrichtung für den Koppel­ körper;

Fig. 7 wie Fig. 5, aber mit einer geradlinigen Ausdehnung der mit maximalem Abstand zur Drehachse ausgebildeten Krümmungsstelle;

Fig. 8 wie Fig. 2, aber mit in Umfangsrichtung breiterer Ausbildung der Mit­ nahmevorrichtung für den Koppelkörper;

Fig. 9 wie Fig. 5, aber mit Aufeinanderfolge von Krümmungen unterschiedli­ cher Krümmungsstärke an der Krümmungsbahn;

Fig. 10 eine Draufsicht auf einen Torsionsschwingungsdämpfer in Form einer Kupplungsscheibe mit einer Schnittdarstellung über einen Winkel von 90°;

Fig. 11 eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie XI-XI in Fig. 10;

Fig. 12 wie Fig. 10, aber mit Wirkungsumkehr von antriebs- und abtriebseitigem Übertragungselement;

Fig. 13 eine Schnittdarstellung entsprechend der Schnittlinie XIII-XIII in Fig. 12;

Fig. 14 wie Fig. 12, aber mit Verbindungen zwischen den einzelnen Führungs­ bahnen.

In Fig. 1 ist schematisch ein Torsionsschwingungsdämpfer in Form eines Zwei­ massenschwungrades dargestellt. An einem Antrieb 1 in Form einer Kurbelwel­ le 2 ist ein antriebsseitiges Übertragungselement 3, das durch eine Schwung­ masse 4 gebildet wird, in nicht näher dargestellter Weise befestigt. Am radial äußeren Ende des antriebsseitigen Übertragungselementes 3 ist ein Zahnkranz 5 vorgesehen, der in Verzahnungseingriff mit einem nicht gezeigten Starterritzel steht. Am radial inneren Ende nimmt das antriebsseitige Übertragungselement 3 eine Lagerung 6 auf, die ihrerseits wiederum ein abtriebsseitiges Übertragungse­ lement 7 in Form einer zweiten Schwungmasse 8 trägt. Am antriebsseitigen Übertragungselement 3 ist im radial äußeren Bereich eine Ausnehmung 9 vorge­ sehen, in welcher ein als Koppelelement 10 wirksamer zylindrischer Koppelkör­ per 11 aufgenommen ist. Dieser ist mit seinem Abwälz- oder Gleitbereich 17 entlang einer Führungsbahn 16 der Ausnehmung 9 bewegbar. Der Koppelkör­ per 11 weist an seiner dem abtriebsseitigen Übertragungselement 7 zugewand­ ten Seite einen Vorsprung 12 auf, der in eine Materialaussparung 13 des ab­ triebsseitigen Übertragungselementes 7 eingreift. Die Materialaussparung 13 er­ streckt sich im wesentlichen, bezogen auf eine Drehachse 18 des Torsions­ schwingungsdämpfers, in radialer Richtung und ermöglicht dem Koppelkörper 11 eine Radialbewegung, deren Größe durch die Ausdehnung der Materialausspa­ rung 13 begrenzt ist. Dagegen ist die Materialaussparung 13 in Umfangsrichtung lediglich auf den Durchmesser des Vorsprungs 12, der vorzugsweise einen kreis­ förmigen Querschnitt aufweist, begrenzt, so daß in Umfangsrichtung eingeleitete Bewegung des Koppelkörpers 11 eine Mitnahme des abtriebsseitigen Übertra­ gungselementes 7 bewirken. Durch den Vorsprung 12 wird in Verbindung mit der Materialaussparung 13 eine Mitnahmevorrichtung 14 für das abtriebsseitige Übertragungselement 7 gebildet.

Die Funktion der Einrichtung ist derart, daß bei Einleitung einer Torsionsschwin­ gung an der Kurbelwelle das antriebsseitige Übertragungselement 3 eine Dreh­ ungleichförmigkeit ausführt, die ihrerseits eine Auslenkung des Koppelkörpers 11 in Gegendrehrichtung zur Folge hat, wobei die Auslenkweite des Koppelkör­ pers 11 sowohl von der Größe der Torsionsschwingung als auch von der Dreh­ zahl des Torsionsschwingungsdämpfers abhängig ist, da bei zunehmender Dreh­ zahl die Fliehkraft ansteigt und demnach die Anpressung des Koppelkörpers 11 an die Krümmungsstelle der Führungsbahn 14, die den größten Abstand zur Drehachse 18 aufweist, extrem hoch ist und damit auch das Beharrungsvermö­ gen, welches der Koppelkörper 11 einer Auslenkung unter der Wirkung einer Torsionsschwingung entgegensetzt. Umgekehrt wird bei sehr niedriger Drehzahl die Einleitung einer Torsionsschwingung sehr leicht zu einer Auslenkung des Koppelkörpers aus dieser Krümmungsstelle bewirken. Der Koppelkörper 11 ist demnach auch als drehzahlunabhängiger Tilger wirksam.

Die Auslenkung des Koppelkörpers 11 aus der besagten Krümmungsstelle der Führungsbahn 14 erfolgt ebenfalls, wenn über den Koppelkörper 11 das am an­ triebsseitigen Übertragungselement 3 anliegende Drehmoment auf das ab­ triebsseitige Übertragungselement 7 geleitet wird, wobei die Auslenkweite des Koppelkörpers in erheblichem Maße von der Größe dieses Drehmomentes abhän­ gig ist. Eine Zunahme des Drehmomentes bewirkt hierbei über die Auslenkung des Koppelkörpers 11 in der Materialaussparung 13, daß der Koppelkörper 11 gegen die Wirkung der Fliehkraft nach radial innen gezogen wird, bis sich ein Kräftegleichgewicht eingestellt hat. Die Führungsbahn 16 und/oder die Material­ aussparung 13 ist hierbei durch die jeweilige Krümmung vorzugsweise derart ge­ staltbar, daß kleine Auslenkungen aus der mittleren Krümmungsstelle gegen rela­ tiv geringen Widerstand erfolgen, bei zunehmender Auslenkweite dagegen immer mehr Auslenkwiderstand aufgebaut wird. Eine Begrenzung der Auslenkweite wird durch die Führungsbahn 16 geschaffen, wenn der Koppelkörper 11 an einem von deren umfangsseitigen Enden in Anlage kommt.

Aufgrund der Festlegung des Vorsprungs 12 des Koppelkörpers 11 in der Mate­ rialaussparung 13 des abtriebsseitigen Übertragungselementes 7 wird eine Aus­ lenkung des Koppelkörpers 11 unmittelbar an das abtriebsseitige Übertragungse­ lement 7 weitergeleitet, so daß dieses entgegen gesetzt zur Auslenkrichtung des antriebsseitigen Übertragungselementes 3 bewegt wird. Die am abtriebsseitigen Übertragungselement 7 ankommende Torsionsschwingung ist allerdings gegen­ über ihrem an der Kurbelwelle 2 anliegenden Zustand durch den Torsionsschwin­ gungsdämpfer erheblich reduziert.

An der vom Koppelkörper 11 abgewandten Seite des abtriebsseitigen Übertra­ gungselementes 7 ist in üblicher und deshalb nicht dargestellter Weise eine kon­ ventionelle Reibungskupplung befestigt, durch welche ein dem Torsionsschwin­ gungsdämpfer nachgeschaltetes Getriebe zu- oder abkoppelbar ist.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 oder 2 dadurch, daß, in Umfangs­ richtung gesehen, eine Mehrzahl von Ausnehmungen 9 mit jeweils einem Koppel­ körper 11 vorgesehen sind. Die Ausnehmungen sind allerdings nicht kreisförmig ausgebildet, sondern erstrecken sich lediglich über einen Kreissegmentbereich, und lassen nach radial innen hin zur jeweils benachbarten Ausnehmung 9 einen radialen Durchgangsraum 20, der größer ist als der Außendurchmesser der Kop­ pelkörper 11. Dadurch haben diese die Möglichkeit, bei einer Abwälzbewegung unter der Wirkung einer Torsionsschwingung, insbesondere bei niedriger Drehzahl am Torsionsschwingungsdämpfer und demzufolge geringer Fliehkraft über den radialen Durchgangsraum 20 in die jeweils benachbarte Ausnehmung 9 überzu­ wechseln, so daß diese Ausführung einen Überlastschutz gegenüber zu hohen eingeleiteten Torsionsschwingungen bietet, da nach einem Übersprung sämtlicher Koppelkörper in die jeweils benachbarte Ausnehmung der Torsionsschwingungs­ dämpfer wieder in der bereits beschriebenen Weise funktioniert. Probleme erge­ ben sich auch nicht beim Beschleunigen des Torsionsschwingungsdämpfers aus dem Stillstand heraus, da bezogen auf jede Ausnehmung 9, jeweils nur ein Kop­ pelkörper eintauchen kann, so daß eine Doppelbelegung einer Ausnehmung 9 mit Koppelkörpern 11 vermeidbar ist.

Wie anhand Fig. 3 gezeigt, ist das Trägheitsmoment des Torsionsschwingungs­ dämpfers nochmals erhöhbar, wenn, wie aus Fig. 4 entnehmbar ist, auf dem Vorsprung 12, der in die Materialaussparung 13 der Mitnahmevorrichtung 14 eingreift, eine zusätzliche Masse 21 vorgesehen ist. Diese kann in einer in Um­ fangsrichtung entsprechend verbreiterten Materialaussparung 13 aufgenommen sein, so daß sich an der Funktion des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungs­ dämpfers durch diese zusätzliche Masse 21 nichts ändert. Dagegen wird aber einer Ausbildung einer Torsionsschwingung an der Antriebsseite noch stärker als bei der Ausführung nach Fig. 1 entgegengewirkt.

Fig. 5 zeigt eine Führungsbahn 16, die gegenüber derjenigen nach Fig. 2 ausge­ hend von der Krümmungsstelle mit dem größten radialen Abstand zur Drehach­ se 18 asymmetrisch ausgebildet ist, wobei die Krümmung auf der linken Seite dieser Krümmungsstelle stärker als auf der rechten Seite ist. Hierdurch ergibt sich ein anderes Dämpfungsverhalten des Torsionsschwingungsdämpfers in Zugrich­ tung als in Schubrichtung. Dem gleichen Ziel dient die gekrümmte Ausbildung der Materialaussparung 13 der Mitnahmevorrichtung 14, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist.

Die Führungsbahn 16 weist nach Fig. 7 im Bereich der Krümmungsstelle mit dem maximalen radialen Abstand von der Drehachse 18 eine geradlinige oder nahezu geradlinige Ausbildung auf, so daß kleine Pendelbewegungen der beiden Übertra­ gungselemente 3, 7 zueinander nicht mit einer gegen die Wirkung der Fliehkraft gerichteten Radialkomponente erfolgen müssen. Die Übertragungselemente 3,7 haben demnach, ausgehend von einer definierten Mittellage, eine geringes Bewe­ gungsspiel in beiden Auslenkrichtungen zur Verfügung, bevor die Krümmungs­ bahn nach radial innen umgelenkt ist und hierdurch eine Dämpfungswirkung er­ zielt wird, sobald der Koppelkörper 11 auf der Führungsbahn 16 nach radial innen gezwungen wird. Ein Spiel der beiden Schwungmassen gegeneinander wird ebenso durch die Ausführung nach Fig. 8 ermöglicht, bei welcher die Material­ aussparung 13 der Mitnahmevorrichtung 14 in Umfangsrichtung eine größere Breite 22 als der Vorsprung 12 aufweist. Diese Lösung ist ebenso denkbar, wenn die Materialaussparung 13 der Mitnahmevorrichtung 14 bei Aufnahme der Mas­ se 21 gemäß Fig. 3 und 4 in Umfangsrichtung breiter als dieselbe ausgebildet ist.

Fig. 9 zeigt eine Führungsbahn 16 mit einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Krümmungen, von denen zumindest eine einen gegen unendlich strebenden Krümmungsradius aufweisen kann. Durch die Mehrzahl an Krümmungen ist ein Dämpfungsverhalten bei Auslenkung der beiden Übertragungselemente 3 und 7 zueinander erzielbar, bei welchem jeder Auslenkweite eine bestimmte Dämpfung zugeordnet ist.

Während bei den bislang beschriebenen Ausführungen des Torsionsschwin­ gungsdämpfers ein Zweimassenschwungrad als Grundlage dient, ist gemäß den Fig. 10-13 jeweils eine Kupplungsscheibe 34 vorgesehen. Diese weist nach Fig. 10 und 11 als antriebsseitiges Übertragungselement 3 zwei Deckbleche 20 und als abtriebsseitiges Übertragungselement 7 eine mit einer Nabe 25 ausgebil­ dete Nabenscheibe 26 auf. Die Nabenscheibe 26 ist axial zwischen den beiden Deckblechen 20 angeordnet, wobei die letztgenannten über Abstandsstücke 22 (Fig. 10) drehfest miteinander verbunden sind. Durch diese Abstandsstücke 22, die in Freiwinkelbahnen 28 der Nabenscheibe 26 geführt sind, ist der Relativwin­ kel zwischen antriebs- und abtriebsseitigem Übertragungselement begrenzbar. In­ sofern wirken die umfangsseitigen Enden jeder Freiwinkelbahn 28 jeweils als An­ schlag 30 für das zugeordnete Abstandsstück.

In beiden Deckblechen 20 sind gekrümmte Führungsbahnen 16 ausgebildet, in denen als Koppelelement 10 Koppelkörper 11 geführt sind. Die Koppelkörper 11 sind miteinander durch eine Zwischenwalze 32 verbunden, die dem Vor­ sprung 12 bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen entspricht und in einer sich im wesentlichen radial erstreckenden Materialaussparung 13 geführt ist. Wie anhand der zuvor beschriebenen Ausführungen bereits abgehandelt, wird bei Einleitung einer Torsionsschwingung und/oder eines Drehmomentes vom an­ triebsseitigen Übertragungselement 3, mithin also von den Deckblechen 20, eine Auslenkung des Koppelkörpers 11 aus einer Stellung erzwungen, in welcher er sich fliehkraftbedingt eingestellt hat, gemäß Fig. 10 aus einer Mittelstellung der Führungsbahn 16. Aufgrund der Krümmung der Führungsbahn 16 nach radial in­ nen wird bei zunehmender Auslenkweite des Koppelkörpers 11 die Zwischenwal­ ze 32 und damit der Vorsprung 12 in der Materialaussparung 13 nach radial in­ nen gezwungen. Entsprechend gedämpft wird die Nabenscheibe 26 die eingelei­ tete Torsionsschwingung über die Nabe an eine mit dieser drehfest verbundene, aber nicht gezeigte Getriebewelle abgeben.

Die Einleitung von Drehmoment erfolgt, wie bei bisher bekannten Kupplungs­ scheiben, beispielsweise der aus der deutschen Veröffentlichung P 44 09 694 A1 bekannten, von einer an einer Seite von Reibbelägen 23 angrei­ fenden Schwungmasse, sobald die Reibbeläge 23 axial zwischen dieser Schwungmasse und einer Anpreßplatte, die in einem mit der Schwungmasse drehfesten Kupplungsgehäuse aufgenommen und durch eine Anpreßfeder, wie beispielsweise eine Membranfeder, belastet wird, reibschlüssig gehalten sind. Da in der vorgenannten DE 44 09 694 A1 eine solche gesamte Reibungskupplung dargestellt und beschrieben ist, wird hier auf eine derartige Darstellung verzich­ tet. Es wurde daher lediglich detailliert auf die erfindungsgemäße Ausbildung der Koppelelemente 10 eingegangen.

Es soll nicht unerwähnt bleiben, daß die Deckbleche 20 über einen Lagerring 24, der eventuell konisch ausgebildet ist, auf der Nabe 25 gelagert sind. In bekannter Weise kann die erfindungsgemäß Kupplungsscheibe 34 mit einer Grund- und/oder Spiel-Reibeinrichtung versehen sein.

Fig. 12 und 13 zeigen eine Kupplungsscheibe 34, bei welcher die Reibbeläge 23 an der Nabenscheibe 26 befestigt sind, die somit als antriebsseitiges Übertra­ gungselement 3 wirksam ist. Dagegen sind die beidseits dieser Nabenscheibe 26 angeordneten Deckbleche 20 als abtriebsseitiges Übertragungselement 7 wirk­ sam und durch Abstandsstücke 22 drehfest miteinander verbunden. Bei dieser Kupplungsscheibe 34 ist die Führungsbahn 16 für den Koppelkörper 11 in der Nabenscheibe 26 ausgebildet, wobei vom Koppelkörper 11 an beiden Seiten Vor­ sprünge 12 ausgehen, die sich jeweils in die entsprechende Materialausspa­ rung 13 an jedem der Deckbleche 20 erstrecken. Abgesehen vom Funktions­ tausch der einzelnen Elemente, was die Wirkung als antriebs- oder abtriebsseiti­ ges Übertragungselement betrifft, entspricht auch diese Kupplungsscheibe 34 hinsichtlich ihrer Wirkungsweise dem zuvor bereits beschriebenen Torsions­ schwingungsdämpfer.

Es ist noch anzumerken, daß jede Materialaussparung 13 je zwei umfangsseitige Enden 36, 38 aufweist, die, entsprechende Ausschwingweite der beiden Übertra­ gungselemente 3, 7 zueinander vorausgesetzt, in der jeweiligen Auslenkrichtung als Anschlag 40 wirksam sind.

Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher jeweils zwei Material­ aussparungen 13 durch je eine Verbindung 42 ineinander übergehen. Gemäß der Fig. 14 ist die Verbindung 42 so gestaltet, daß sie, bezogen auf den Krüm­ mungsverlauf der Führungsbahn 16, jeweils den Umkehrpunkt der Krümmung mit der größten radialen Annäherung an die Drehachse 18 bildet. Bei Einleitung einer Überlast werden die einzelnen Koppelkörper 11 aus derjenigen Materialausspa­ rung 13, in der sie angeordnet sind, über die Verbindung 42 in die nächste Mate­ rialaussparung 13 gedrückt. Durch die Verbindungen 42 wird demnach dem Ge­ samtsystem die Funktion einer Rutschkupplung zugeordnet, wodurch Drehmo­ mentspitzen am Antriebsstrang nicht auf die Abtriebsseite übertragen werden.

Bezugszeichenliste

1 Antrieb
2 Kurbelwelle
3 antriebss. Übertragungselement
4 Schwungmasse
5 Zahnrad
6 Lagerung
7 abtriebss. Übertragungselement
8 zweite Schwungmasse
9 Ausnehmung
10 Koppelelement
11 Koppelkörper
12 Vorsprung
13 Materialaussparung
14 Mitnahmevorrichtung
16 Führungsbahn
17 Gleitbereich
18 Drehachse
20 Drehbleche
22 Abstandsstücke
23 Reibbeläge
24 Lagerringe
25 Nabe
26 Nabenscheibe
28 Freiwinkelbahn
30 Anschläge
32 Zwischenwalze
34 Kupplungsscheibe
36, 38 umfangsseitige Enden
40 Anschlag
42 Verbindungen

Claims (21)

1. Torsionsschwingungsdämpfer mit einem antriebsseitigen Übertragungselement und einem relativ hierzu, gegen die Wirkung einer Dämpfungseinrichtung dreh­ baren abtriebsseitigen Übertragungselement, wobei die Dämpfungseinrichtung zur Drehmomentübertragung zwischen den beiden Übertragungselementen dient und entlang wenigstens einer Führungsbahn, die in einem der Übertra­ gungselemente ausgebildet ist, zumindest einen wenigstens in Umfangsrich­ tung verschiebbaren Koppelkörper aufweist, der mit dem anderen Übertra­ gungselement über eine Mitnahmevorrichtung derart in Wirkverbindung steht, daß eine Auslenkung des einen Übertragungselementes in Umfangsrichtung über eine Relativbewegung des Koppelkörpers eine Auslenkung des anderen Übertragungselementes zur Folge hat, dadurch gekennzeichnet, daß jede Führungsbahn (16) mit einer Krümmung versehen ist, die mit einer den maximalen Abstand zur Drehachse (18) aufweisenden Krümmungsstelle ausgebildet ist, und der Koppelkörper (11) zumindest entlang seines der Füh­ rungsbahn (16) zugewandten Abwälzbereichs (17) vorzugsweise mit einer ei­ genen Krümmung ausgebildet ist, wobei der Koppelkörper (11) jeweils einen sich in Richtung zu einem eine Mitnahmevorrichtung (14) aufweisenden Über­ tragungselement (7) erstreckenden Vorsprung (12) aufweist, der in eine Mate­ rialaussparung (13) der Mitnahmevorrichtung (14) am entsprechenden Über­ tragungselement (7) eingreift, und in dieser Materialaussparung (13) derart ge­ führt ist, daß diese eine Bewegung des Koppelkörpers (11) in im wesentlichen radialer Richtung zuläßt, in Umfangsrichtung dagegen maximal im Rahmen ei­ nes vorbestimmbaren Winkels erlaubt.

2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsstärke des Koppelkörpers (11) größer als diejenige der Füh­ rungsbahn (16) ist.

3. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Krümmung der Führungsbahn (16) als auch diejenige des Kop­ pelkörpers (11) zumindest innerhalb des gegenseitigen Abwälzbereichs (17) kreisförmig ausgebildet ist.

4. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (16) an einer Ausnehmung (9) eines (7) der Übertra­ gungselemente (3,7) und der Abwälzbereich (17) am Koppelkörper (11) je­ weils, bezogen auf die Drehachse (18), radial außen vorgesehen sind.

5. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am den Koppelkörper (11) tragenden Übertragungselement (3) entlang des Umfangs eine Mehrzahl nebeneinanderliegender Ausnehmungen (9) mit je einer Führungsbahn (16) vorgesehen sind, in denen jeweils ein Koppelkörper (11) angeordnet ist.

6. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Durchgangsraum (20) zwischen jeweils zwei Ausnehmun­ gen (9) größer als die Koppelkörper (11) ist.

7. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Koppelkörper (11) eine Masse (21) zugeordnet ist, die im Er­ streckungsbereich des die Mitnahmevorrichtung (14) tragenden Übertra­ gungselementes (7) angeordnet ist.

8. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (21) in die Materialaussparung (13) der Mitnahmevorrich­ tung (14) eingreift.

9. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (16) sich in Umfangsrichtung beiderseits der Krüm­ mungsstelle mit dem maximalen Abstand zur Drehachse (18) erstreckt.

10. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Erstreckungsteile der Führungsbahn (16) sich hinsichtlich geo­ metrischer Ausbildung und/oder Größe voneinander unterscheiden.

11. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialaussparung (13) der Mitnahmevorrichtung (14) mit einer Krümmung ausgebildet ist.

12. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (22) der Materialaussparung (13) der Mitnahmevorrichtung (14) größer als die Außenabmessung des Vorsprungs (12) oder der Masse (21) in Erstreckungsrichtung der Breite (22) ist.

13. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den maximalen Abstand zur Drehachse (18) aufweisende Krümmungs­ stelle entlang einer vorbestimmbaren Strecke einen gegen unendlich streben­ den Krümmungsradius aufweist.

14. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsbahn (16), ausgehend von der Krümmungsstelle mit dem maximalen Abstand zur Drehachse (18), eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Krümmungen unterschiedlicher geometrischer Ausbildung und/oder Größe aufweist.

15. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine dieser Krümmungen einen gegen unendlich strebenden Krümmungsradius aufweist.

16. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (16) in zumindest einem zur Aufnahme von Reibbelä­ gen (23) dienenden Deckblech (20) als antriebsseitigem Übertragungsele­ ment (3) ausgebildet ist und über den Koppelkörper (11) mit einer Mitnahme­ vorrichtung (14) verbunden ist, die an einer als abtriebsseitiges Übertragungse­ lement (7) wirksamen Nabenscheibe (26) vorgesehen ist.

17. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der Nabenscheibe (26) je ein Deckblech (20) vorgesehen ist, die durch axiale Abstandsstücke (22) drehfest zueinander gehalten sind, wobei diese Abstandsstücke (22) durch Eingriff in je eine Freiwinkelbahn (28) der Nabenscheibe (26) mit Spiel in Umfangsrichtung geführt und nach Aufbrau­ chen dieses Spiels als die Auslenkweite des Koppelkörpers (11) in der Füh­ rungsbahn (16) begrenzende Anschläge (30) dienen.

18. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (16) in einer als antriebsseitiges Übertragungsele­ ment (3) wirksamen, zur Aufnahme von Reibbelägen (23) dienenden Naben­ scheibe (26) ausgebildet und über den Koppelkörper (11) mit einer Mitnahme­ vorrichtung (14) verbunden ist, die an zumindest einem als abtriebsseitiges Übertragungselement (7) wirksamen Deckblech (20) vorgesehen ist.

19. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die umfangsseitigen Enden (36, 38) der Materialaussparung (13) als die Auslenkweite der Übertragungselemente (3, 7) zueinander begrenzender An­ schlag (40) für den Koppelkörper (11) wirksam ist.

20. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Materialaussparungen (13) durch Verbindungen (42) ineinan­ der überführt sind.

21. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Verbindungen (42) jeweils einen die größte radiale Annähe­ rung an die Drehachse (18) realisierender Umkehrpunkt zwischen je zwei Ma­ terialaussparungen (13) darstellen.