DE4422269C2

DE4422269C2 - Proportionaldämpfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE4422269C2
Application number: DE4422269A
Authority: DE
Inventors: Kozo Yamamoto
Original assignee: Exedy Corp
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2014-06-25
Also published as: JPH0727174A; US5595539A; DE4422269A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Proportionaldämpfungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1, wie sie aus der WO 91/10078 bekannt ist. Auf diese Druckschrift wird weiter unten noch näher eingegangen.

Die Erfindung liegt im allgemeinen auf dem technischen Gebiet von Torsions schwingungsdämpfungsvorrichtungen, wie sie in Schwungradanordnungen verwendet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Proportionaldämpfungsmechanismus für Torsionsschwingungen, der eine abhängig von der relativen Drehverschiebung eines ers ten Schwungrads einer Schwungradanordnung und eines Ausgangselements, die mit einander für eine begrenzte Drehverschiebung verbunden sind, veränderliche Dämp fungseinrichtung hat.

Eine proportional arbeitende Torsionsschwingungsdämpfungsvorrichtung dämpft Torsi onsschwingungen, indem sie eine Widerstandskraft nutzt, die beim Durchtritt eines Fluids durch eine Drossel oder dergleichen erzeugt wird, und sie wird beispielsweise in einem Schwungrad zwischen dem Motor eines Kraftfahrzeugs und einer Kupplungsscheibenan ordnung verwendet. Wenn eine Proportionaldämpfungsvorrichtung für Torsions schwingungen in einem Schwungrad verwendet wird, so ist das Schwungrad in charakte ristischer Weise in zwei Schwungräder unterteilt, und die proportional arbeitende Torsi onsschwingungsdämpfungsvorrichtung ist zwischen den beiden Schwungrädern angeord net.

Bei einer Proportionaldämpfungsvorrichtung für Torsionsschwingungen ist es wünschens wert, die durch den Durchtritt eines viskosen Fluids in der Dämpfungsvorrichtung erzeugte Widerstandskraft in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen so zu variieren, dass die Torsionsschwingungen in einem weiten Betriebsbereich gedämpft werden. Eine geringe Widerstandskraft ist bei der Dämpfung von geringen Torsionsschwingungen erwünscht, zum Beispiel Torsionsschwingungen, die mit dem Leerlauf eines Verbrennungsmotors ver bunden sind. Eine hohe Widerstandskraft ist bei der Dämpfung von Schwingungen niedri ger Frequenz wirksam, die entstehen, wenn das Gaspedal schnell nach unten gedrückt oder schnell losgelassen wird. Deshalb enthält eine herkömmliche Proportionaldämp fungsvorrichtung für Torsionsschwingungen, wie sie beispielsweise in der eingangs er wähnten WO 91/10078 beschrieben wird, ein erstes Dämpfungsteil in Form einer ersten Drosselanordnung zur Erzeugung einer geringen Widerstandskraft in einem Bereich eines kleinen Verschiebungswinkels zwischen dem ersten Schwungrad und dem zweiten Schwungrad und ein zweites Dämpfungsteil in Form einer zweiten Drosselanordnung zur Erzeugung einer hohen Widerstandskraft in einem Bereich eines großen Verschiebungs winkels zwischen den genannten Schwungrädern.

Bei der vorstehend beschriebenen Proportionaldämpfungsvorrichtung für Torsionsschwin gungen gibt es zwei Stufen einer dämpfenden Widerstandskraft. Die Widerstandskraft der ersten Drosselanordnung ist so gering, dass zum Beispiel Leerlaufschwingungen ge dämpft werden. Dagegen ist die Widerstandskraft der zweiten Drosselanordnung so hoch, dass Schwingungen mit niedriger Frequenz erheblich gedämpft werden. Wenn jedoch die Schwingungen in dem Schwungradsystem dergestalt sind, dass die relative Verschiebung der beiden verschiebbaren Teile zwischen den zwei Stufen der Widerstandskraft schwankt, so bewirken diese Schwankungen einen Stoß, wodurch die Wirksamkeit der Proportionaldämpfungsvorrichtung eingeschränkt wird.

Es ist demgemäss Aufgabe der Erfindung, die Wirksamkeit einer Proportionaldämpfungs vorrichtung der im Oberbegriff des beigefügten Anspruches genannten Art zu erhöhen.

Zum Lösen dieser Aufgabe schlägt die Erfindung einen Proportionaldämpfungsmechanis mus mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 vor.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Proportionaldämpfungsvorrichtung für Torsionsschwingungen ent hält ein erstes Schwungrad als Eingangsrotationselement und ein zweites Schwungrad als Ausgangsrotationselement, wobei die Schwungräder für eine begrenzte Drehverschiebung relativ zueinander miteinander verbunden sind. Der Winkel der relativen Drehverschiebung zwischen den beiden Schwungrädern ist in einem ersten Verschiebungsbereich und in einem zweiten Verschiebungsbereich definiert, wobei die mögliche Winkelverschiebung vorzugsweise in dem zweiten Bereich größer ist als die Verschiebung, die in dem ersten Bereich möglich ist.

Zwischen dem Eingangsrotationselement und dem Ausgangsrotationselement sind meh rere mit einem Fluid gefüllte Kammern vorgesehen. Das Fluid strömt zwischen den Kam mern in Abhängigkeit von der Drehverschiebung zwischen den beiden Elementen. Zwi schen einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer befindet sich eine erste Drossel anordnung, und zwischen einer dritten Kammer und einer vierten Kammer befindet sich eine zweite Drosselanordnung. Die erste Drosselanordnung erzeugt in dem ersten Ver schiebungsbereich eine vorgegebene Widerstandskraft gegen den Fluidstrom zwischen den ersten beiden mit Fluid gefüllten Kammern.

Die zweite Drosselanordnung erzeugt in einer ersten Ausführungsform der Erfindung eine zunehmende Widerstandskraft gegen den Fluidstrom zwischen der dritten und der vierten Kammer, während der relative Verschiebungswinkel innerhalb des zweiten Bereichs zu nimmt.

Die von der zweiten Drosselanordnung erzeugte Widerstandskraft ist so bemessen, dass sie an dem Punkt, an dem der Verschiebungswinkel groß wird, den ersten Bereich verlässt und in den zweiten Bereich eintritt, nahe an der ersten Widerstandskraft liegt. Die von dem zweiten Dämpfungsteil erzeugte Widerstandskraft wird mit dem zunehmenden Verschie bungswinkel graduell, d. h. allmählich größer. Folglich nimmt die Widerstandskraft lang sam zu, während das zweite Dämpfungsteil zu arbeiten beginnt.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung erzeugt die erste Drosselanordnung eine mit dem größer werdenden Torsionswinkel graduell, d. h. allmählich zunehmende Wider standskraft zur Dämpfung von Torsionsschwingungen in dem ersten Verschiebungsbe reich. Die zweite Drosselanordnung erzeugt eine generell konstante Widerstandskraft ge gen den Fluidstrom in dem zweiten Verschiebungsbereich. Während die von der ersten Drosselanordnung erzeugte Widerstandskraft in dem ersten Verschiebungsbereich an steigt, nähert sie sich der von der zweiten Drosselanordnung erzeugten größeren Wider standskraft in dem zweiten Verschiebungsbereich. Als Ergebnis dessen ist der Übergang zwischen der Widerstandskraft der ersten Drosselanordnung und der Widerstandskraft der zweiten Drosselanordnung sanft, so dass kein oder nur ein geringer Stoß erzeugt wird.

Die von der ersten Drosselanordnung erzeugte Widerstandskraft kann so bemessen wer den, dass sie bei einem kleinen Torsionswinkel gering ist und dass sie bei einem zuneh menden Torsionswinkel graduell, d. h. allmählich ansteigt, um schließlich näher an die Widerstandskraft der zweiten Drosselanordnung heranzureichen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeich nungen näher erläutert.

Fig. 1 eine Seitenschnittansicht einer ersten Ausführungsform einer Proportional dämpfungsvorrichtung;

Fig. 2 eine fragmentarische, geschnittene Teilvorderansicht der ersten Ausfüh rungsform;

Fig. 3 eine zum Teil auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Flu idkammergehäuses, das von der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Aus führungsform abgenommen dargestellt ist;

Fig. 4 eine Teilschnittansicht eines Bereichs von Fig. 2 in einem leicht vergrößer ten Maßstab, die die relative Verschiebung von Bereichen der Proportional dämpfungsvorrichtung zeigt;

Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung der erfindungsgemäßen dynamischen Ver schiebungsreaktionen in Abhängigkeit von der relativen Drehverschiebung von Bereichen der ersten Ausführungsform der Proportionaldämp fungsvorrichtung;

Fig. 6 eine Fig. 2 ähnliche Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Proportionaldämpfungsvorrichtung;

Fig. 7 eine zum Teil vergrößerte Ansicht eines Bereichs der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform, in der ein Fluidkammergehäuse dargestellt ist;

Fig. 8 ein leicht vergrößerter Bereich von Fig. 6, der den Betriebszustand der zweiten Ausführungsform zeigt und die relative Verschiebung zwischen ver schiedenen Bereichen der vorliegenden Proportionaldämpfungsvorrichtung darstellt.;

Fig. 9 eine Fig. 8 ähnliche Ansicht, die einen weiteren Betriebszustand der zweiten Ausführungsform zeigt, wobei eine weitere relative Verschiebung dargestellt ist;

Fig. 10 ein Diagramm, dass die dynamische Reaktion der zweiten Ausführungsform zeigt.

Eine Schwungradanordnung nach Fig. 1, welche eine erste Ausführungsform einer Pro portionaldämpfungsvorrichtung verkörpert, hat ein erstes Schwungrad 1, ein über ein La ger 2 an dem ersten Schwungrad drehbar gelagertes zweites Schwungrad 3 und einen Proportionaldämpfungsmechanismus 4 (nachstehend kurz Dämpfungsmechanismus ge nannt), der zwischen dem ersten Schwungrad 1 und dem zweiten Schwungrad 3 angeord net ist. Das erste Schwungrad 1 ist an einem Ende der Kurbelwelle eines Motors (nicht dargestellt) befestigt, und eine (als Phantombild dargestellte) Kupplung 5 ist an dem zwei ten Schwungrad 3 montiert.

Das erste Schwungrad 1 ist generell ein scheibenförmiges Element, das eine Nabe 1a, die in Richtung auf das zweite Schwungrad 3 vorspringt, und eine radial äußere Ringwand 1e hat. Zudem ist eine ringförmige Vertiefung 1f zur Aufnahme des Dämpfungsmechanismus 4 zwischen der Nabe 1a und der radial äußeren Ringwand 1e vorgesehen. Ein Lager 2 ist an einem radial äußeren Bereich der Nabe 1a montiert. Das Lager 2 ist axial durch eine Platte 7 festgelegt, die durch einen Niet 6 an der Endfläche der Nabe 1a befestigt ist. Das Lager 2 entspricht dem Schmiermitteldichtungstyp und hat Dichtungselemente an seinen Seiten. Des weiteren ist ein Isolierteil 11 zur Wärmeisolierung von der Kupplung 5 her zwi schen dem Lager 2 und einer Nabe 3a an dem zweiten Schwungrad 3 vorgesehen. Das Wärmeisolierteil 11 berührt einen äußeren Ring 2a des Lagers 2 und liegt nicht an einem inneren Ring des Lagers 2 an. Eine Öffnung 1b ist in der Nabe 1a zur Aufnahme eines Bolzens ausgebildet, der die Schwungradanordnung an der Kurbelwelle hält. Ferner sind eine Anschlagplatte 8 und eine Zwischenplatte 9 zur Befestigung des Dämpfungsme chanismus 4 in dem ersten Schwungrad 1 an einer Endfläche des ersten Schwungrads 1 angrenzend an das zweite Schwungrad 3 angeordnet, und die Platten 8 und 9 sind durch einen Niet 10 an einer Endfläche der radial äußeren Ringwand 1e befestigt.

Das zweite Schwungrad 3 ist ein im wesentlichen scheibenförmiges Element und hat eine Nabe 3a, die sich in Richtung auf das erste Schwungrad 1 erstreckt. Das Lager 2 ist an einem radial inneren Bereich der Nabe 3a montiert. Wie Fig. 2 zeigt, sind wellenförmige äußere Zähne 12 an einem radial äußeren Bereich der Nabe 3a ausgebildet. Ein Dich tungselement 13 zum dichten Einschluss viskosen Fluids in dem Dämpfungsmechanismus 4 (siehe Fig. 1) ist zwischen der Nabe 3a und einem radial inneren Bereich der Platte 8 vorgesehen. Eine äußere Fläche des zweiten Schwungrads 3 auf der Seite der Kupplung 5 dient als Reibungsfläche 3b, an welche eine Reibelement einer Kupplungsscheibe der Kupplung 5 gedrückt wird.

Der Dämpfungsmechanismus 4 ist in einem mit viskosem Fluid gefüllten Raum angeord net, der von dem radialen Bereich 1e des ersten Schwungrads 1, dem Scheibenbereich 1f des ersten Schwungrads 1, der Anschlagsplatte 8 und der Nabe 3a des zweiten Schwung rads 3 begrenzt wird (Fig. 1). Der Dämpfungsmechanismus 4 enthält als ein erstes Rotati onselement ein Paar Antriebsplatten 14, die axial voneinander beabstandet sind, jedoch axial fluchten, als ein zweites Rotationselement ein Paar Abtriebsplatten 15, die zwischen dem Paar Antriebsplatten 14 angeordnet sind, eine Torsionsfeder 16 zur elastischen Ver bindung der Antriebsplatten 14 und der Abtriebsplatten 15 und ein Fluidkammergehäuse 18.

Die Antriebsplatten 14 sind ringförmige Elemente und haben radial innere Vorsprünge 19, die in einem vorgegebenen Winkel radial nach innen abspringen, wie das in Fig. 2 darge stellt ist. Durch die radial inneren Vorsprünge 19 wird eine Fläche für die Aufnahme der Torsionsfeder 16 bereitgestellt.

Mehrere Zapfenöffnungen 20 sind in den Antriebsplatten 14 gebildet. Ein festgelegter Zap fen 21 ist in jede der Zapfenöffnungen 20 eingesetzt und erstreckt sich durch eine ent sprechende Öffnung in dem ersten Schwungrad 1. Das Paar Antriebsplatten 14, die An schlagsplatte 8 und ein (später beschriebener) in dem Paar Antriebsplatten 14 vorgesehe ner Fluidwehr 25 des Fluidkammergehäuses 18 bildender radial äußerer Vorsprung sind über Zapfen 21 an dem ersten Schwungrad 1 befestigt, wie das in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.

Die Abtriebsplatten 15 sind ringförmige Elemente und haben gewellte innere Zähne 22 in ihren radial inneren Enden, wie in Fig. 2 dargestellt. Die gewellten inneren Zähne 22 grei fen mit den wellenförmigen äußeren Zähnen 12, die in dem zweiten Schwungrad 3 ausge bildet sind, ineinander, wodurch die Abtriebsplatten 15 und das zweite Schwungrad 3 als eine Einheit gedreht werden können.

Zudem sind mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Fensteröffnungen 23 in der Ab triebsplatte 15 gebildet. Die Fensteröffnung 23 entspricht einem Raum zwischen benach barten radial inneren Vorsprüngen 19 der Antriebsplatten 14.

Die Torsionsfedern 16 sind in den zwischen den Fensteröffnungen 23 gebildeten Räumen und in dem Raum zwischen den radial inneren Vorsprüngen 19 enthalten. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, liegt die Torsionsfeder 16 jeweils über Federbleche 24 in Umfangsrichtung an beiden Endflächen der Fensteröffnung 23 an. Wenn sich der Dämpfungsmechanismus 4 in einem verschiebungsfreien Zustand befindet, liegen nur die radial inneren Enden der Fe derbleche 24 an den Endflächen der Fensteröffnung 23 und der radial inneren Vorsprünge 19 an. Die Torsionsfeder 16 ist insbesondere so in der Fensteröffnung 23 enthalten, dass ihre beiden Enden in Eingriff stehen.

Mehrere radial nach außen abragende Abtriebsplattenvorsprünge 27 sind in einem radial äußeren Bereich einer jeden Abtriebsplatte 15 gebildet. Ferner ist eine radial äußere Flä che der Abtriebsplatte 15 ein deformierter Kreis. Mit anderen Worten, der Durchmesser der Abtriebsplatte 15 zwischen den Abtriebsplattenvorsprüngen 27 ist nicht konstant, wie das durch die Flächen 15b in Fig. 2 angegeben ist. Zum Beispiel ist der Durchmesser an grenzend an die Abtriebsplattenvorsprünge 27 größer und nimmt zur Mitte hin zwischen den benachbarten Abtriebsplattenvorsprüngen 27 ab.

Das ringförmige Fluidkammergehäuse 18 ist zwischen dem Paar Antriebsplatte 14 ange ordnet, wobei die Abtriebsplattenvorsprünge 27 an den Abtriebsplatten 15 sich zum Teil in das Fluidkammergehäuse 18 hinein erstrecken, wie das in Fig. 3 gezeigt ist. Das Fluid kammergehäuse 18 weist mehrere der oben angesprochenen Vorsprünge der als erstes Rotationselement wirkenden Antriebsplatten bildende Fluidwehre 25, die in Umfangsrich tung voneinander beabstandet sind, wie das Fig. 2 zeigt. Eine Öffnung 25a ist in jedem der Fluidwehre 25 ausgebildet. Wie vorstehend bereits beschrieben wurde, erstreckt sich der feststehende Zapfen 21 durch die Öffnung 25a.

Jedes Fluidkammergehäuse 18 enthält zwei axial benachbarte Gehäuseelemente 18a, die paarweise angeordnet sind. Bezugnehmend auf Fig. 3 sind fünf radiale Paare der Gehäu seelemente 18a vorgesehen. Das Fluidkammergehäuse 18 ist durch fünf Paare bogen förmige Gehäuseelemente 18a gebildet. Dammbereiche 25c der Fluidwehre 25 sind an jedem Ende der Gehäuseelemente 18a gebildet. Die entsprechenden Dammbereiche 25c eines Paares benachbarter Gehäuseelemente 18a überlappen einander und sind durch den feststehenden Zapfen 21 miteinander verbunden, wodurch das Fluidkammergehäuse 18 zu einer Ringform zusammengesetzt ist und mit den Antriebsplatten 14 verbunden ist. Wenn sie miteinander verbunden sind, bilden die einander überlappenden Dammbereiche 25c die Fluidwehre 25.

Ein Paar sich in Umfangsrichtung erstreckender ringförmiger Vorsprünge 26 ist an dem radial inneren Ende des Fluidkammergehäuses 18 gebildet. Die ringförmigen Vorsprünge 26 erstrecken sich jeweils in in den Abtriebsplatten 15 ausgebildeten Ringnuten 15a (Fig. 1) hinein, um eine Fluidkammer abzudichten.

Wie Fig. 3 zeigt, ist ein Schieber 30 in Form einer sich radial nach innen öffnenden Schachtel ausgebildet und in dem Fluidkammergehäuse 18 angeordnet. Der Abtriebsplat tenvorsprung 27 erstreckt sich in den Schieber 30. Der Schieber 30 ist beispielsweise aus Harz hergestellt. Eine radial äußere Wand 32 (Fig. 2) des Schiebers 30 ist entsprechend der Form der radial inneren Wandfläche des Fluidkammergehäuses 18 kreisbogenförmig ausgebildet. Paare von Schenkeln 31 sind an den radial inneren Bereichen an beiden En den des Schiebers 30 gebildet. Zwischen jedem Paar Schenkel 31 befindet sich eine Flu iddurchtrittsöffnung 43. Die Schenkel 31 liegen verschiebbar an der radial äußeren Kante der Abtriebsplatte 15 an.

Die Umfangsseiten des Schiebers 30 werden nachfolgend als Stopperteile 37 bezeichnet. Die Stopperteile 37 sind in Umfangsrichtung von dem Vorsprung 27 über Winkel Θ₁, Θ₂ beabstandet, wenn eine relative Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Schwungrad nicht vorhanden ist (Fig. 2). Der Vorsprung 27 unterteilt eine Fluidkammer in dem Schieber 30 in eine erste mit Fluid gefüllte Kammer in Form einer ersten kleinen Teil kammer 38 auf der Frontseite in Drehrichtung und in eine zweite mit Fluid gefüllte Kammer in Form einer zweiten kleinen Teilkammer 39 auf der Rückseite in Drehrichtung, und eine erste Drosselanordnung in Form einer Nebendrossel S1, die eine Kommunikation beider Teilkammern 38 und 39 miteinander bewirkt, ist zwischen dem Abtriebsplattenvorsprung 27 und einer radial inneren Fläche des Schiebers 30 definiert.

In Form von Kerben ausgebildete Fluidzufuhröffnungen 42 sind in jedem Gehäuseelement 18a des Fluidkammergehäuses 18 für eine Fluidzufuhr gebildet. Die Fluidzufuhröffnungen 42 sind generell in der Mitte zwischen den Fluidwehren 25 ausgebildet und in bezug auf den Schieber 30 und den Abtriebsplattenvorsprung 27 zentral angeordnet, wenn keine relative Verschiebung zwischen dem ersten Schwungrad 1 und dem zweiten Schwungrad 3 vorliegt.

In Fig. 4 ist eine zweite Drosselanordnung in Form einer Hauptdrossel S₂ zwischen einer radial inneren Kante des Fluidwehrs 25 und einer radial äußeren Kante der Abtriebsplatten 15 gebildet und ermöglicht, dass eine dritte und eine vierte mit Fluid gefüllte Kammer, die als benachbarte Teilkammern 40 und 41 ausgebildet sind, miteinander kommunizieren.

Die Strömungsquerschnittsfläche der Hauptdrossel S₂ ist größer als die Strömungsquer schnittsfläche der Nebendrossel S₁. Darüber hinaus ist die radial äußere Endfläche der Abtriebsplatte 15, die ein deformierter Kreis mit veränderlichem Radius ist, dergestalt, dass die Strömungsquerschnittsfläche der Hauptdrossel S₂ am größten ist, wenn keine relative Verschiebung zwischen dem ersten Schwungrad 1 und dem zweiten Schwungrad 3 vorliegt. Die Größe der Hauptdrossel S₂ nimmt langsam ab, während die Drehkräfte eine relative Verschiebung der beiden Schwungräder 1 und 3 bewirken, wodurch bei Drehung des Fluidwehrs 25 in Umfangsrichtung eine größere Widerstandskraft erzeugt wird.

Es folgt die Beschreibung des Betriebs der Schwungradanordnung mit der Proportional dämpfungsvorrichtung gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.

Wenn ein Torsionsdrehmoment erzeugt wird, werden die Antriebsplatten 14 relativ zu den Abtriebsplatten 15 in Drehrichtung nach vorne oder nach hinten gedreht. Da die Torsions feder 16 zusammengedrückt wird, wobei ihre beiden Enden in einem kleinen Torsions winkelbereich teilweise an die Fensteröffnung 2, 3 gedrückt werden, zeigt der Dämp fungsmechanismus 4 eine geringe Torsionssteifigkeit. Wenn der Torsionswinkel größer wird, wird die Torsionsfeder 16 so zusammengedrückt, dass ihre beiden Enden vollständig an die Fensteröffnung 23 gedrückt werden, wodurch der Dämpfungsmechanismus 4 eine hohe Torsionssteifigkeit zeigt.

Man nimmt an, dass in einem Zustand, in dem der Abtriebsplattenvorsprung 27 nicht an dem Stopperteil 37 des Schiebers 30 anliegt (wie in Fig. 2 gezeigt), das Schwungrad 1 relativ zu den Abtriebsplatten 15 zum Beispiel in Drehrichtung R gedreht wird. In diesem Fall werden das Fluidkammergehäuse 18 und der Schieber 30 ähnlich in Drehrichtung R bewegt. Folglich reduziert sich die Größe der zweiten kleinen Teilkammer 39, und die ers te kleine Teilkammer 38 dehnt sich aus. Während dies stattfindet, beginnt das Fluid in der zweiten kleinen Teilkammer 39 durch die Fluidzufuhröffnung 42 zu strömen. Deshalb wird in diesem Falle nur eine geringe Widerstandskraft erzeugt.

Die in Fig. 2 gezeigten Winkel der relativen Verschiebung, nämlich Θ₁ Θ₂, werden nachfol gend als ein erster Bereich einer relativen Verschiebung definiert. Mit anderen Worten, jeder Winkel ist der erste Verschiebungsbereich des ersten Schwungrads 1 gegenüber dem zweiten Schwungrad 3, abhängig von der Richtung der Verschiebung. Ein zweiter Bereich einer Drehverschiebung ist ebenfalls in Fig. 2 dargestellt und wird je nach Rich tung der Drehverschiebung als Winkel Θ₃ oder Θ₄ definiert. Die relative Verschiebung der beiden Schwungräder 13 erstreckt sich in charakteristischer Weise zunächst in dem ersten Bereich, und die weitere Verschiebung erstreckt sich in den zweiten größeren Bereich hin ein. Die Fluidströmungswiderstandskraft in dem ersten Bereich kann abhängig von der Größe der Fluiddurchtrittsöffnung 43, der Länge des Abtriebsplattenvorsprungs 27 und/oder der Fluidzufuhröffnung 42 auf einen bestimmten Betrag festgelegt werden. Des halb kann die durch die Nebendrossel S₁ bereitgestellte Kraft so eingestellt werden, dass sie für eine spezielle Anwendung passend ist.

Während der Verschiebung in dem ersten Bereich Θ₁, Θ₂, wenn das Stopperteil 37 wegen der Zunahme des Verschiebungswinkels an dem Antriebsplattenvorsprung 27 anliegt, wird eine der Fluiddurchtrittsöffnungen 43 in dem Schieber 30 aufgrund des Kontakts des Stopperteils 37 mit dem Abtriebsplattenvorsprung 27 geschlossen, wodurch die Neben drossel S₁ geschlossen wird (siehe Fig. 4). Ferner wird auch die Fluidzufuhröffnung 42 durch den Abtriebsplattenvorsprung 27 geschlossen. Sobald die Fluidzufuhröffnung 42 und die Nebendrossel S₁ einmal geschlossen sind, erstreckt sich jede weitere Relativver schiebung der Schwungräder 1, 3 in den zweiten Verschiebungsbereich hinein, und die Hauptdrossel S₂ sorgt für einen Fluidströmungswiderstand.

In dem zweiten Verschiebungsbereich Θ₃, wie Fig. 4 zeigt, werden das erste Schwungrad 1 und das Fluidkammergehäuse 18 in Richtung R relativ zu der Abtriebsplatte 15 und dem Schieber 30 verschoben. Als Ergebnis dessen strömt Fluid in der vierten mit Fluid gefüllten Kammer, d. h. der zweiten großen Teilkammer 41 durch die Hauptdrossel S₂ in die dritte mit Fluid gefüllten Kammer, d. h. die erste große Teilkammer 40 auf der Rückseite in Dreh richtung. Da die Strömungsquerschnittsfläche der Hauptdrossel S anfänglich etwa die gleiche ist wie die Strömungsquerschnittsfläche der Nebendrossel S₁ wird eine relativ ge ringe Widerstandskraft produziert. Wenn der Verschiebungswinkel weiter ansteigt und ü ber das hinausgeht, was in Fig. 4 gezeigt ist, wird die Strömungsquerschnittsfläche der Hauptdrossel S₂ aufgrund der Zunahme des Durchmessers des durch die Abtriebsplatten 15 gebildeten Rotationselements bei sich dem Abtriebsplattenvorsprung 27 näherndem Fluidwehr 25 allmählich verringert, wodurch eine große Widerstandskraft gegen das zwi schen der dritten mit Fluid gefüllten Kammer 40 und der vierten mit Fluid gefüllten Kammer 41 strömende Fluid erzeugt wird.

Die dynamischen Eigenschaften in einer Torsionscharakterstik-Kennlinie der Schwungrad anordnung der vorstehend beschriebenen Konstruktion sind in Fig. 5 dargestellt. Dabei gilt die gestrichelte Linie für ein herkömmliches Beispiel und die durchgezogene Linie für die hier vorliegende Ausführungsform. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, wird die Widerstandskraft sanft geändert, wenn die Hauptdrossel S₂ zu arbeiten beginnt, unmittelbar nachdem die Nebendrossel S₁ im Einsatz war, wodurch ein Stoß nur schwer entstehen kann. Da die Widerstandskraft mit dem Anstieg des relativen Winkels der Hauptdrossel S₂ ansteigt, kann eine ausreichende Widerstandskraft sichergestellt werden, um niederfrequenten Schwingungen in einem hohen Drehzahlbereich gerecht zu werden. Zudem wird das Ti ming, mit welchem die Hauptdrossel S₂ zu arbeiten beginnt, verbessert, um eine größere Widerstandskraft sicherzustellen, indem zum Beispiel die Umfangsbreite des Schiebers 30 verringert, die Umfangsbreite des Abtriebsplattenvorsprungs 27 vergrößert und die Fluid zufuhröffnung 42 verengt wird.

In einer zweiten Ausführungsform, die viele Teile der ersten Ausführungsform enthält, hat die radial äußere Fläche der Abtriebsplatte 15c einen generell konstanten Durchmesser zwischen den Abtriebsplattenvorsprüngen 27. Deshalb hat die Hauptdrossel S₂ generell eine konstante Größe, ungeachtet des Torsionswinkels.

Wie Fig. 7 zeigt, ist eine durch eine Kerbe gebildete Fluidzufuhröffnung 142 für die Fluid zufuhr symmetrisch umgekehrt V-förmig. Die Umfangsbreite der Fluidzufuhröffnung 142 ist kleiner bemessen als die der Fluidzufuhröffnung 42 bei der vorausgehenden Ausfüh rungsform. Zudem ist eine konisch zulaufende Kerbe 26a in dem ringförmigen Vorsprung 26 gebildet, die sich an die Fluidzufuhröffnung 142 anschließt.

Die anderen Elemente dieser zweiten Ausführungsform sind generell gleich jenen der ers ten Ausführungsform und bedürfen daher keiner gesonderten Beschreibung.

Nun wird die Erzeugung der Viskosität durch die Bewegung des Fluids bei der Erzeugung eines Torsionsdrehmoments beschrieben.

Man nimmt an, dass in einem Zustand, in dem der Abtriebsplattenvorsprung 27 nicht an dem Stopperteil 37 des Schiebers 30 anliegt (wie in Fig. 6 gezeigt), das erste Schwungrad 1 zum Beispiel relativ zur Abtriebsplatte 15 in Drehrichtung R gedreht wird. In diesem Fall werden das Fluidkammergehäuse 18 und der Schieber 30 ähnlich in Drehrichtung R be wegt. Folglich wird die die zweite mit Fluid gefüllte Kammer bildende zweite kleine Teil kammer 39 so zusammengedrückt, dass sie sich zusammenzieht und dass sich die die erste mit Fluid gefüllte Kammer bildende erste kleine Teilkammer 38 gleichzeitig dehnt. Daraus ergibt sich, dass das Fluid in der zweiten kleinen Teilkammer 39 durch die in dem Fluidkammergehäuse 18 ausgebildete Fluidzufuhröffnung 142 nach innen strömt, wodurch nur eine geringe Widerstandskraft erzeugt wird.

Wenn der Torsionswinkel vergrößert wird, nähert sich das hintere Stopperteil 37 des Schiebers 30 dem Abtriebsplattenvorsprung 27, und die in die zweite kleine Teilkammer 39 mündende Fluidzufuhröffnung 142 wird durch den Abtriebsplattenvorsprung 27 gradu ell, d. h. allmählich kleiner, wie das in Fig. 8 gezeigt ist. In diesem Augenblick ist ein großer Bereich der Fluidzufuhröffnung 142 zur Kammer 38 hin offen, wie auch die verjüngt aus gebildete Kerbe 26a. Ferner wird der zur zweiten kleinen Teilkammer 39 hin offene Be reich der Fluidzufuhröffnung 142 für die Fluidzufuhr graduell, d. h. allmählich, verkleinert, so dass der Fluidströmungswiderstand von der zweiten kleinen Teilkammer 39 zu der ers ten kleinen Teilkammer 38 begrenzt oder, anders ausgedrückt, die erzeugte Kraft graduell größer wird. Die von der durch den Abtriebsplattenvorsprung 27 und den Schieber 30 ge bildeten ersten Drosselanordnung erzeugte Widerstandskraft liegt nahe an der Wider standskraft, die von der durch die Hauptdrossel S₂ gebildeten zweiten Drosselanordnung erzeugt wird.

Die dynamischen Eigenschaften der vorliegenden Ausführungsform sind in Fig. 10 darge stellt. Dabei gilt die gestrichelte Linie für die dynamischen Eigenschaften eines herkömmli chen Beispiels, während die durchgezogene Linie für die dynamischen Eigenschaften der vorliegenden Ausführungsform gilt. Beim Übergang von der Widerstandskraft der ersten Größe zur Widerstandskraft der zweiten Größe wird die Widerstandskraft sanft geändert, so dass in diesem Bereich ein Stoß nur schwer entstehen kann.

Bezugsziffern

1

erstes Schwungrad

1

a Nabe

1

b Öffnung

1

e radial äußere Ringwand

1

f ringförmige Vertiefung

2

Lager

2

a äußerer Ring

3

zweites Schwungrad

3

a Nabe

3

b Reibungsfläche

4

Proportionaldämpfungsmechanismus

5

Kupplung

6

Niet

7

Platte

8

Anschlagplatte

9

Zwischenplatte

10

Niet

11

Isolierteil

12

wellenförmige äußere Zähne

13

Dichtungselement

14

Antriebsplatten (erstes Rotationselement)

15

Abtriebsplatten (zweites Rotationselement)

15

a Ringnuten

15

b Flächen

15

c angetriebene Platte

16

Torsionsfeder

18

Fluidkammergehäuse

18

a axial benachbarte Gehäuseelemente

19

radial innere Vorsprünge der Antriebsplatten

20

Zapfenöffnungen

21

festgelegter Zapfen

22

gewellte innere Zähne

23

Fensteröffnungen

24

Federbleche

25

Fluidwehr (Vorsprung des ersten Rotationselements)

25

a Öffnung

25

c Dammbereiche

26

ringförmige Vorsprünge

26

a konische Kerbe

27

Abtriebsplattenvorsprünge (Vorsprung des zweiten Rotationselements)

30

Schieber

31

Schenkel

32

radial äußere Wand

37

Stopperteile

38

erste kleine Teilkammer (erste mit Fluid gefüllte Kam mer)

39

zweite keine Teilkammer (zweite mit Fluid gefüllte Kammer)

40

Teilkammer (dritte mit Fluid gefüllte Kammer)

41

Teilkammer (vierte mit Fluid gefüllte Kammer)

42

Fluidzufuhröffnung

43

Fluiddurchtrittsöffnung
S₁

Nebendrossel (erste Drosselanordnung)
S₂

Hauptdrossel (zweite Drosselanordnung)

142

Fluidzufuhröffnung

Claims

1. Proportionaldämpfungsvorrichtung zur Verwendung in einer Schwungradanord nung, umfassend:
ein erstes Schwungrad (1), das mit einer eine Drehkraft erzeugenden Welle verbunden werden kann;
ein zweites Schwungrad (3), das für eine begrenzte Drehverschiebung mit dem ersten Schwungrad (1) verbunden ist,
wobei die Schwungräder (1, 3) zwischen sich mehrere mit einem Fluid gefüllte Kammern (38, 39, 41, 42) eingrenzen, zwischen welchen ein Fluid abhängig von der relativen Dreh verschiebung zwischen den beiden Schwungrädern (1, 3) strömen kann, wobei die relative Verschiebung durch die Drehbewegung in einem ersten und einem zweiten Bewegungs bereich definiert ist und wobei der zweite Bewegungsbereich eine Drehverschiebung (Θ₃, Θ₄) enthält, die größer ist als jene (Θ₁, Θ₂) in dem ersten Bereich;
eine erste Drosselanordnung (S₁) zwischen einer ersten (38) und einer zweiten (39) der mit einem Fluid gefüllten Kammern (38, 39, 41, 42), zwischen welchen ein von der relati ven Verschiebung der Schwungräder (1, 3) in dem ersten Bewegungsbereich abhängiger Fluidströmungswiderstand vorhanden ist;
eine zweite Drosselanordnung (S₂) zwischen einer dritten (41) und einer vierten (42) der mit einem Fluid gefüllten Kammern (38, 39, 41, 42) zwischen welchen ein von der relativen Verschiebung der Schwungräder (1, 3) in dem zweiten Bewegungsbereich abhängiger Fluidströmungswiderstand vorhanden ist,
wobei zumindest eine der Drosselanordnungen (S₁, S₂) einen variablen Fluidströmungswi derstand aufweist, der in Abhängigkeit von der relativen Verschiebung der Schwungräder (1, 3) variiert,
dadurch gekennzeichnet,
dass der variable Fluidwiderstand in Abhängigkeit von der relativen Verschiebung der Schwungräder (1, 3) derart allmählich variiert, dass anstelle eines stoßartigen ein sanfter Übergang zwischen dem ersten und zweiten Fluidströmungswiderstand definiert ist.

2. Proportionaldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Fluidströmungswiderstand größer als der erste Fluidströmungswiderstand ist.

3. Proportionaldämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fluidströmungswiderstand der ersten Drosselanordnung (S₁) in dem ersten Bereich generell konstant ist und dass der zweite Fluidströmungswiderstand der zweiten Drosselanordnung (S₂) mit der zunehmenden relativen Verschiebung zwischen den Schwungrädern (1, 3) in dem zweiten Bewegungsbereich allmählich ansteigt.

4. Proportionaldämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Fluidströmungswiderstand der zweiten Drosselanordnung (S₂) in dem zweiten Bereich generell konstant ist und dass der erste Fluidströmungswiderstand der ersten Drosselanordnung (S₁) mit der zunehmenden relativen Verschiebung der Schwung räder (1, 3) in dem ersten Bewegungsbereich allmählich ansteigt.

5. Proportionaldämpfungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Schwungräder (1, 3) zwischen sich zumindest teilweise einen ringförmigen Raum eingrenzen, wobei die mehreren mit Fluid gefüllten Kammern (38, 39, 41, 42) in diesem ringförmigen Raum gebildet sind;
dass ein mit dem ersten Schwungrad (1) verbundenes erstes Rotationselement (14) meh rere Vorsprünge (25) hat, die sich zumindest teilweise in den ringförmigen Raum erstrecken;
dass ein mit dem zweiten Schwungrad (3) verbundenes zweites Rotationselement (15, 15c) mehrere Vorsprünge (27) hat, die sich zumindest teilweise in den ringförmigen Raum erstrecken, und das zwischen diesen Vorsprüngen (27) mehrere radiale Bereiche (15b) hat, wobei die Vorsprünge (25, 27) des ersten und zweiten Rotationselementes (14; 15, 15c) zumindest teilweise die mehreren mit Fluid gefüllten Kammern (38, 39, 41, 42) defi nieren und wobei zumindest einer der Vorsprünge (25) des ersten Rotationselementes (14) und zumindest einer der radialen Bereiche (15b) des zweiten Rotationselementes (15, 15c) die zweite Drosselanordnung (S₂) definieren.

6. Proportionaldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Bereich (15b) an einer Umfangsfläche des zweiten Rotationselementes (15) mit variablem Durchmesser gebildet ist.

7. Proportionaldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äußere Endfläche (15b) des zweiten Rotationselementes (15) ein defor mierter Kreis mit veränderlichem Radius ist, wobei der Durchmesser so gestaltet ist, dass die Strömungsquerschnittsfläche der zweiten Drosselanordnung (S₂) am größten ist, wenn keine relative Verschiebung zwischen dem ersten Schwungrad (1) und dem zweiten Schwungrad (3) vorliegt.

8. Proportionaldämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch einen im Inneren hohl ausgebildeten Schieber (30), der für eine begrenzte Bewe gung in dem ringförmigen Raum angrenzend an das zweite Rotationselement (15) ange ordnet ist, wobei sich zumindest einer der Vorsprünge (27) des zweiten Rotationselemen tes (15, 15c) in den hohlen Innenraum des Schiebers (30) erstreckt, wobei eine Innenflä che des Schiebers (30) und dieser Vorsprung (27) die erste Drosselanordnung (S₁) bilden und wobei der Schieber (30) und dieser Vorsprung (27) die erste und die zweite Fluid kammer (38, 39) bilden.

9. Proportionaldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch zumindest ein Fluidkammergehäuse (18), das in dem an dem ersten Schwungrad (1) ausgebildeten ringförmigen Raum angeordnet ist, wobei das Fluidkammergehäuse (18) gegenüberliegende Wände und eine verjüngende Fluidzufuhröffnung (142) hat, die zumin dest in einer der Wände gebildet ist;
wobei der im Inneren hohl ausgebildete Schieber (30) für eine begrenzte Bewegung in dem Fluidkammergehäuse (18) angrenzend an das zweite Rotationselement (15c) ange ordnet ist,
wobei sich der Schieber (30) und der Vorsprung (27) bei fehlender relativer Verschiebung zwischen den Schwungrädern (1, 3) in der Nähe der verjüngten Fluidzufuhröffnung (142) befinden, welche eine selektive Fluidkommunikation zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer (38, 39) erlaubt,
und wobei der Vorsprung (27) die Fluidströmung zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer (38, 39) über die verjüngte Fluidzufuhröffnung (142) allmählich hemmt, wäh rend sich der Vorsprung (27) in Abhängigkeit von der Drehverschiebung zwischen den Schwungrädern (1, 3) in dem ersten Bewegungsbereich in dem Schieber (30) bewegt.

10. Proportionaldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äußere Endfläche des zweiten Rotationselementes (15c) einen generell konstanten Durchmesser zwischen den Vorsprüngen (27) aufweist, sowie die für die Fluid zufuhr im Fluidkammergehäuse vorgesehene Fluidzufuhröffnung (142) symmetrisch um gekehrt V-förmig ist und eine konisch zulaufende Kerbe (26a) in einem ringförmigen Vor sprung (26) vorgesehen ist, die sich an die Fluidzufuhröffnung (142) anschließt.