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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Torsionsdämpfer zur Dämpfung der Amplituden von Drehschwingungen
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Verbrennungsmotoren
erzeugen aufgrund der Ungleichförmigkeit
ihrer Arbeitsweise Drehschwingungen, die über die Kurbelwelle in den
Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges eingekoppelt werden und dort
zu akustischen Beeinträchtigungen
führen,
die der Fahrer des Fahrzeuges als Rassel-, Schnarr- oder Brummgeräusche wahrnimmt,
wobei große
Amplituden der Drehschwingungen sogar zu Beschädigungen beispielsweise des
Getriebes des Kraftfahrzeuges führen
können.
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Zur
Abschwächung
der Schwingungsamplituden dieser Drehschwingungen werden zwischen Motor
und Getriebe schwingungsisolierende Torsionsdämpfer eingebracht, die bei
von Hand geschalteten Getrieben beispielsweise in die Reibungskupplung
oder ein Zweimassenschwungrad integriert werden können.
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Die
schwingungsabschwächende
Wirkung solcher Torsionsdämpfer
wird durch eine auf den jeweiligen Motor als Schwingungserreger
abgestimmte Kombination von Drehelastizitäten und Dämpfungselementen erreicht.
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Der
Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges wird in unterschiedlichen
Betriebszuständen
betrieben, nämlich
unter Zug, unter Schub und im Leerlauf, wobei er in den jeweiligen
Betriebszuständen unterschiedliche
Schwingungen anregt. Ein Torsionsdämpfer besitzt daher oftmals
unterschiedliche Teilkennlinien, die für jeden dieser Betriebszustände entsprechend
abgestimmt werden müssen.
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Die
Abstimmung erfolgt dabei über
eine entsprechende Auslegung der Drehelastizitäten und eine Abstimmung der
Dämpfungselemente.
Die Dämpfung
erfolgt dabei ganz allgemein durch die Erzeugung von Reibung in
dem Torsionsdämpfer,
wozu der Torsionsdämpfer
beispielsweise einen Reibring oder eine Reibscheibe besitzt. Die unterschiedlichen Teilkennlinien
werden durch mehrere Reibringe und Federelemente mit verschiedenen
Reibmomenten erreicht.
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So
ist aus der
DE 81 28
631 U1 bereits eine Dämpfungsanordnung
bekannt geworden, die sich aus mehreren übereinander angeordneten Platten zusammensetzt,
wobei die einzelnen Platten unterschiedliche Reibungsbeiwerte aufweisen.
Aus dieser Schilderung wird deutlich, daß die bekannte Dämpfungsscheibe
eine Vielzahl von Bauteilen aufweist, so daß sich hieraus in Axialrichtung
eine große
Baubreite der bekannten Dämpfungsanordnung
ergibt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher zur Beseitigung der geschilderten
Nachteile die Aufgabe zugrunde, einen Torsionsdämpfer zu schaffen, der sich
durch eine geringe Zahl von Bauteilen auszeichnet, die zur Erzeugung
von Dämpfung
durch Reibung benötigt
werden.
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Die
Erfindung weist zur Lösung
dieser Aufgabe die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte
Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Nach
der Erfindung ist daher ein Torsionsdämpfer zur Dämpfung der Amplituden von Drehschwingungen
vorgesehen mit einem ersten Rotationsbauteil und einem zweiten Rotationsbauteil
und einem dazwischen angeordneten scheiben- oder ringförmigen Reibungsbauteil
sowie einer Vorspanneinrichtung zur Reibmoment erzeugenden Vorspannung
des Reibungsbauteiles gegen ein Rotationsbauteil bei dem das Reibungsbauteil
und/oder das Rotationsbauteil Bereiche mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten
zur Erzeugung eines verdrehwinkelabhängigen Reibmomentes aufweist.
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Es
heißt
mit anderen Worten, daß der
Torsionsdämpfer
nach der Erfindung am Rotationsbauteil oder am Reibungsbauteil oder
an beiden Bauteilen Flächenbereiche
aufweist, die sich von anderen Flächenbereiche am Rotationsbauteil
und/oder am Reibungsbauteil hinsichtlich ihres Reibungskoeffizienten unterscheiden. Über eine
Verdrehung des Rotationsbauteiles und des Reibungsbauteiles zueinander kommen
die Bereiche mit unterschiedlichen, beispielsweise steigenden Reibungskoeffizienten
nacheinander verdrehwinkelabhängig
miteinander in Eingriff und erzeugen daher aufgrund der Vorspannung durch
die Vorspanneinrichtung ein verdrehwinkelabhängig zunehmendes oder auch
abnehmendes Reibmoment. Es entfällt
daher die Notwendigkeit, mehrere Reibringe vorzusehen, so daß der Torsionsdämpfer nach
der Erfindung eine deutlich verringerte axiale Baubreite aufweist
und sich durch eine geringere Zahl an Bauteilen auszeichnet.
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In
vorteilhafter Weise ist das Reibungsbauteil ein Reibring, der einen
Basiswerkstoff mit Einlagen aufweist, deren Reibungskoeffizient
sich vom Basiswerkstoff unterscheidet. Der Reibring besitzt daher Flächenbereiche
mit Einlagen, die einen Reibungskoeffizient aufweisen, der beispielsweise
höher ist
als der Reibungskoeffizient des Basiswerkstoffes.
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Auch
kann das Rotationsbauteil einen Basiswerkstoff mit Einlagen aufweisen,
deren Reibungskoeffizient sich vom Basiswerkstoff unterscheidet.
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In
Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Reibring und/oder das
Rotationsbauteil Ausformungen aufweist, die verdrehwinkelabhängig mit den
Einlagen in Kontakt kommen. Es heißt dies mit anderen Worten,
daß sowohl
am Reibring als auch am Rotationsbauteil Ausformungen vorgesehen
sein können,
die mit den am jeweils anderen Bauteil vorgesehenen Einlagen bei
einer Verdrehung der Reibpartner zueinander in Eingriff kommen und
so beispielsweise verdrehwinkelabhängig das Reibmoment erhöht wird,
wodurch die Dämpfung
des Torsionsdämpfers
ansteigt und somit verdrehwinkelabhängig größere Schwingungsamplituden
gedämpft werden
können.
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Der
Torsionsdämpfer
nach der Erfindung kann beispielsweise dadurch fortgebildet werden, daß der Reibring
und/oder das Rotationsbauteil Bereiche mit in Verdrehwinkelrichtung
zunehmenden Reibungskoeffizienten aufweist derart, daß das Reibmoment
mit zunehmendem Verdrehwinkel zwischen Reibring und Rotationsbauteil
ansteigt, wobei hier ein linearer, degressiver oder progressiver
Anstieg möglich
ist.
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In
vorteilhafter Weise ist vorgesehen, daß die Bereiche mit zunehmenden
Reibungskoeffizienten als Schichtwerkstoff aufgebaut sind derart,
daß mit zunehmendem
Verdrehwinkel Schichten mit unterschiedlichem Reibungskoeffizienten
beaufschlagt werden, so daß sich
das zwischen den Reibpartnern gebildete Reibmoment mit zunehmendem
Verdrehwinkel verändert.
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Dadurch,
daß der
Reibring und/oder das Rotationsbauteil verdrehwinkelabhängig Bereiche
mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten besitzt, kann verdrehwinkelabhängig ein
steigendes Reibmoment erzeugt werden, ohne daß verdrehwinkelabhängig unterschiedliche
Bauteile des Torsionsdämpfers
miteinander in Reibeingriff gelangen. Das verdrehwinkelabhängige Reibmoment
wird zwischen einem einzigen Reibpartnerpaar erzeugt, nämlich einem
Reibring und einem Rotationsbauteil.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese
zeigt in
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1 in
schematischer Weise einen Ausschnitt eines Torsionsdämpfers nach
der Erfindung gemäß einer
ersten Ausführungsform;
und
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2 gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
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1 der
Zeichnung zeigt in schematischer Weise einen Ausschnitt eines Torsionsdämpfers 1 mit einem
Reibring 2, der über
eine Vorspanneinrichtung in der Form eines Federelementes 3 gegen
einen scheibenförmigen
ersten Rotationskörper 4 vorgespannt
wird.
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Das
Federelement 3 stützt
sich gegen einen zweiten scheibenförmigen Rotationskörper 5 ab.
Der Reibring 2 besitzt im Abstand zueinander angeordnete
Einlagen 6 aus einem Werkstoff, der sich hinsichtlich des
Reibungskoeffizienten von dem Basiswerkstoff oder Grundwerkstoff
des Reibringes 2 unterscheidet. In der dargestellten Ausführungsform
weisen die Einlagen 6 ein Reibungskoeffizienten auf, er deutlich
höher ist
als der Reibungskoeffizient des Basiswerkstoffes des Reibringes 2.
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Der
erste Rotationskörper 4 besitzt
Ausformungen 7, die sich von seiner Oberseite 8 bis
zur Unterseite 9 erstrecken und bei einer Verdrehung der Reibpartner,
also des Reibringes 2 und des ersten Rotationskörpers 4 zueinander,
wie dies durch den Pfeil 10 dargestellt ist, mit den Einlagen 6 des
Reibringes 2 in Kontakt kommen.
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Wenn
die Ausformen 7 mit den Einlagen 6 in Kontakt
kommen, so steigt aufgrund des höheren Reibungskoeffizienten
der Einlagen 6 die Reibkraft und damit das Reibmoment des
Torsionsdämpfers 1 an.
Im Gegensatz zu dem bekannten Torsionsdämpfer zeichnet sich der Torsionsdämpfer 1 gemäß der Erfindung
daher dadurch aus, daß ein
verdrehwinkelabhängiges
Reibmoment durch die besondere Ausbildung des Reibringes 2 erzeugt
wird und zu diesem Zweck Einlagen 6 mit höherem Reibungskoeffizient als
der Basiswerkstoff des Reibringes 2 vorgesehen sind, während der
bekannte Torsionsdämpfer
mehrere Reibringe mit verschiedenen Reibungskoeffizienten aufweist.
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2 der
Zeichnung zeigt einen Ausschnitt eines Torsionsdämpfers 1 nach einer
zweiten Ausführungsform,
bei dem eine Einlage 6 schichtförmig aufgebaut ist mit jeweils
Werkstoffen mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten. In der
dargestellten Ausführungsform
gelangt die Ausformung 7 des ersten Rotationskörpers 4 bei
einer Verdrehung des Reibringes 2 und des ersten Rotationskörpers 4 zueinander
zuerst mit einer unteren Schicht 11 der Einlage 6 in
Kontakt, die einen ersten Reibungskoeffizienten besitzt. Bei größeren Drehmomenten
und damit steigendem Drehwinkel kommt die Ausformung 7 mit
einer zweiten Schicht 12 der Einlage 6 in Kontakt,
die einen größeren Reibungskoeffizient
als die erste Schicht 11 besitzt, wodurch das Reibmoment
und damit die Dämpfungswirkung
des Torsionsdämpfers 1 ansteigt.
Bei einem noch größeren Drehwinkel
gelangt die Ausformung 7 schließlich mit einer dritten Schicht 13 der
Einlage 6 in Kontakt, die einen noch größeren Reibungskoeffizienten
als die erste Schicht 11 und die zweite Schicht 12 besitzt.
Hierdurch steigt das Reibmoment und damit die Dämpfungswirkung des Torsionsdämpfers 1 nochmals
an. Mit dieser Ausführungsform
kann daher eine verdrehwinkelabhängige
Erhöhung
des Reibmomentes und damit der Dämpfungswirkung
des Torsionsdämpfers 1 erreicht werden.
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Hinsichtlich
vorstehend im einzelnen nicht näher
erläuterter
Merkmale der Erfindung wird im übrigen
ausdrücklich
auf die Ansprüche
und die Zeichnung verwiesen. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
wird ausschließlich
durch die zugehörigen Patentansprüche bestimmt
und die obige Beschreibung dient lediglich der Erläuterung.
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- 1
- Torsionsdämpfer
- 2
- Reibring
- 3
- Federelement
- 4
- Rotationskörper
- 5
- Rotationskörper
- 6
- Einlagen
- 7
- Ausformung
- 8
- Oberseite
- 9
- Unterseite
- 10
- Verdrehwinkel,
Pfeil
- 11
- Schicht
- 12
- Schicht
- 13
- Schicht