DE19857072B4 - Torsionsdämpfer mit veränderlicher Dämpfung - Google Patents

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Abstract

Torsionsdämpfer (1) zur Dämpfung der Amplituden von Drehschwingungen mit einem ersten Rotationsbauteil (4) und einem zweiten Rotationsbauteil (5) und einem dazwischen angeordneten scheiben- oder ringförmigen Reibungsbauteil (2) sowie einer Vorspanneinrichtung (3) zur Reibmoment erzeugenden Vorspannung des Reibungsbauteiles (2) gegen ein Rotationsbauteil (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Reibungsbauteil (2) und/oder das Rotationsbauteil (4) Bereiche mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten zur Erzeugung eines verdrehwinkelabhängigen Reibmomentes aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Torsionsdämpfer zur Dämpfung der Amplituden von Drehschwingungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • 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.
  • 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.
  • Die schwingungsabschwächende Wirkung solcher Torsionsdämpfer wird durch eine auf den jeweiligen Motor als Schwingungserreger abgestimmte Kombination von Drehelastizitäten und Dämpfungselementen erreicht.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Auch kann das Rotationsbauteil einen Basiswerkstoff mit Einlagen aufweisen, deren Reibungskoeffizient sich vom Basiswerkstoff unterscheidet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
  • 1 in schematischer Weise einen Ausschnitt eines Torsionsdämpfers nach der Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform; und
  • 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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

Claims (6)

  1. Torsionsdämpfer (1) zur Dämpfung der Amplituden von Drehschwingungen mit einem ersten Rotationsbauteil (4) und einem zweiten Rotationsbauteil (5) und einem dazwischen angeordneten scheiben- oder ringförmigen Reibungsbauteil (2) sowie einer Vorspanneinrichtung (3) zur Reibmoment erzeugenden Vorspannung des Reibungsbauteiles (2) gegen ein Rotationsbauteil (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Reibungsbauteil (2) und/oder das Rotationsbauteil (4) Bereiche mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten zur Erzeugung eines verdrehwinkelabhängigen Reibmomentes aufweist.
  2. Torsionsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibungsbauteil (2) ein Reibring (2) ist, der einen Basiswerkstoff mit Einlagen (6) aufweist, deren Reibungskoeffizient sich vom Basiswerkstoff unterscheidet.
  3. Torsionsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotationsbauteil (4) einen Basiswerkstoff mit Einlagen (6) aufweist, deren Reibungskoeffizient sich vom Basiswerkstoff unterscheidet.
  4. Torsionsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring (2) und/oder das Rotationsbauteil (4) Ausformungen (7) aufweist, die verdrehwinkelabhängig mit den Einlagen (6) in Kontakt kommen.
  5. Torsionsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring (2) und/oder das Rotationsbauteil (4) Bereiche mit in Verdrehwinkelrichtung zunehmenden Reibungskoeffizienten aufweist derart, daß das Reibmoment mit zunehmendem Verdrehwinkel zwischen Reibring (2) und Rotationsbauteil (4) ansteigt.
  6. Torsionsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche mit zunehmenden Reibungskoeffizienten als Schichtwerkstoff aufgebaut sind derart, daß mit zunehmendem Verdrehwinkel Schichten (11, 12, 13) mit zunehmendem Reibungskoeffizienten zur Erzeugung von Reibmoment beaufschlagt werden.
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