DE4436698A1 - Torsionsschwingungsdämpfer mit mehreren Dämpfungskraftbereichen und einer Einrichtung zum Dämpfen des Übergangs zwischen verschiedenen Dämpfungskraftbereichen - Google Patents
Torsionsschwingungsdämpfer mit mehreren Dämpfungskraftbereichen und einer Einrichtung zum Dämpfen des Übergangs zwischen verschiedenen DämpfungskraftbereichenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer,
beispielsweise zur Anwendung in einer geteilten Schwungrad
einheit, bei der ein erstes und ein zweites Schwungrad be
grenzt drehbeweglich miteinander verbunden sind und der
Dämpfer die Schwingungsenergie bei einer relativen Verdre
hung der beiden Schwungräder gegeneinander absorbiert. Ins
besondere ist der Schwingungsdämpfer für einen Torsions
schwingungsdämpfer mit mehreren Fluidströmungswegen vorge
sehen, bei dem ein Weg mit einer ersten Drossel eine Schwin
gungsdämpfung bei einer kleinen Relativverdrehung zwischen
den beiden Schwungrädern bewirkt und ein weiterer Weg mit
einer zweiten Drossel eine Schwingungsdämpfung bei einer
größeren Relativverdrehung zwischen den beiden Schwungrädern
bewirkt, wobei die Drosseln unterschiedliche Dämpfungscha
rakteristiken aufweisen und ein Dämpfungsübergang vorgesehen
ist, um die Abstufung zwischen den beiden unterschiedlichen
Dämpfungscharakteristiken auszugleichen.
In bekannten Torsionsschwingungsdämpfern wird bei einer Ver
stellung von zwei eine geteilte Schwungradeinheit bildenden
Schwungrädern ein Fluidstrom zwischen zwei Hohlräumen ermög
licht, die zwischen den beiden Schwungrädern ausgebildet
sind, und der Widerstand einer Fluiddrossel dient zum Be
schränken des Fluidstromes zwischen den Hohlräumen, um Dreh
schwingungen zu dämpfen. Derartige Torsionsschwingungsdämp
fer kommen beispielsweise bei Schwungrädern zum Einsatz, die
zwischen der Kurbelwelle und der Kupplung eines Kraftfahr
zeugmotors angeordnet sind.
Bei solchen Torsionsschwingungsdämpfern ist es wünschens
wert, unterschiedlich hohe Widerstandskräfte für den Strö
mungswiderstand zu erzeugen, um die verschiedenen Schwin
gungsbedingungen, die an einem Kraftfahrzeugschwungrad auf
treten, wirksam dämpfen zu können. So ist ein geringer
Widerstand für kleine Drehschwingungen wirkungsvoll, die
beim Leerlauf des Motors störende Geräusche verursachen,
während ein großer Widerstand für niederfrequente Schwin
gungen erforderlich ist, die bei einem plötzlichen Treten
oder Loslassen des Gaspedals (Antippen) auftreten.
Übliche Torsionsschwingungsdämpfer besitzen eine erste Dros
sel, die eine kleine Widerstandskraft bei einem kleinen Ver
stellwinkelbereich zwischen dem ersten und dem zweiten
Schwungrad erzeugt, sowie eine zweite Drossel, die beim Auf
treten eines großen Verstellwinkelbereichs zwischen dem
ersten und dem zweiten Schwungrad eine große Widerstands
kraft erzeugt.
Bei bekannten Torsionsschwingungsdämpfern muß die Wider
standskraft in der ersten Drossel so klein wie möglich sein,
um beim Leerlauf des Motors kleine Schwingungen zu unter
drücken. Demgegenüber muß die Widerstandskraft in der zwei
ten Drossel groß sein, um niederfrequente Schwingungen aus
reichend unterdrücken zu können. Aus diesem Grund ergibt
sich in herkömmlichen Anordnungen dieser Art beim Übergang
zwischen dem Wirkungsbereich der ersten und der zweiten
Drossel ein sprunghafter Wechsel der Widerstandskraft. Der
plötzliche Wechsel in der Widerstandskraft wirkt sich in
Form eines Stoßes aus, wenn durch Antippen des Gaspedals
eine Beschleunigung erfolgt. Wenn, anders ausgedrückt, ein
Fahrer in einem Auto mit einem solchen Torsionsschwingungs
dämpfer das Gaspedal schnell durchtritt oder plötzlich los
läßt, macht sich in dem Auto ein Stoß oder Ruck bemerkbar.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den Stoß zu vermeiden, der bei
einem plötzlichen Wechsel des auf ein Schwungrad einwirken
den Drehmoments auftritt, indem die Widerstandskraft in dem
Dämpfer des Schwungrades allmählich geändert wird.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs ge
löst; die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen
zum Gegenstand.
Der erfindungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer ist zwischen
zwei Schwungrädern angeordnet, die begrenzt drehbeweglich
miteinander verbunden sind. In dem ersten Schwungrad ist
eine mit einem Fluid gefüllte Ausnehmung ausgebildet, die
teilweise von dem zweiten Schwungrad abgedeckt ist. Die
Dämpfungseinrichtung befindet sich in der Ausnehmung und
besitzt einen Eingangsrotor und einem Ausgangsrotor, die mit
dem ersten bzw. dem zweiten Schwungrad gekuppelt sind, so
daß sie relativ gegeneinander verdreht werden können. Inner
halb der Ausnehmung werden von den Rotoren und von Teilen
des ersten Schwungrades mehrere Kammern gebildet, so daß
zwischen aneinander angrenzenden Kammern eine erste und eine
zweite Drossel gebildet werden.
Bei einer Verdrehung der Rotoren in einem ersten Winkelbe
reich wird in der Ausnehmung befindliches Fluid von einer
ersten kleinen Kammer in eine zweite kleine Kammer gedrückt.
Das Fluid passiert dabei die erste Drossel, die dem Durch
tritt des Fluids eine erste Widerstandskraft entgegensetzt.
Bei einer Verdrehung der Rotoren in einem größeren Winkel
bereich als der erste Winkelbereich wird das Fluid von einer
ersten großen Kammer in eine zweite große Kammer gedrückt
und passiert dabei eine zweite Drossel. Die zweite Drossel
bewirkt eine größere Widerstandskraft als die erste Drossel.
Zwischen der ersten und der zweiten großen Kammer ist ferner
eine Übergangsdämpfungseinrichtung ausgebildet, die den
Übergang von der Widerstandskraft der ersten Drossel auf die
Widerstandskraft der zweiten Drossel dämpft. In einer Aus
führungsform weist die Übergangsdämpfungseinrichtung zwei im
wesentlichen parallele Bohrungen auf, in denen jeweils ein
federbelasteter Kolben angeordnet ist. Die Kolben sind der
art angeordnet, daß bei einer ersten Strömungsrichtung des
Fluids zwischen den Kammern ein erster Kolben sich infolge
der Fluidbewegung bewegt, der andere dagegen nicht. Bei
einer zweiten Richtung der Fluidströmung bewegt sich der
zweite Kolben infolge der Fluidbewegung, während der erste
sich nicht bewegt. Während der Strömung des Fluids absor
biert die Bewegung der Kolben einen Teil der der Fluidströ
mung innewohnenden Energie und dämpft dadurch den Übergang
zwischen den Widerstandskräften der beiden Drosseln ab.
Bei dem erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer dient
die erste Drossel zum Erzeugen einer Widerstandskraft in dem
ersten Verstellwinkelbereich zwischen dem Eingangsrotor und
dem Ausgangsrotor. In dem zweiten Verstellwinkelbereich
dient die zweite Drossel zum Erzeugen einer größeren Wider
standskraft. Einer der Kolben in der Übergangsdämpfungsein
richtung ist in dem ersten Verstellwinkelbereich geschlossen
und öffnet sich in dem zweiten Verstellwinkelbereich, um
einen Fluidstrom zum Dämpfen der von der zweiten Drossel
erzeugten Widerstandskraft zu ermöglichen.
Wenn die Übergangsdämpfungseinrichtung so eingestellt ist,
daß sie sich beim kleinsten Winkel des zweiten Verstellwin
kelbereiches öffnet, gehen die Wechsel in der Widerstands
kraft ineinander über, wenn der Verstellwinkel des Eingangs
rotors und des Ausgangsrotors vom ersten Verstellwinkel in
den zweiten Verstellwinkel wechselt. Da ferner die Über
gangsdämpfungseinrichtung in dem ersten Verstellwinkelbe
reich geschlossen ist, braucht die gesamte Widerstandskraft
innerhalb des ersten Verstellwinkelbereiches nicht mehr als
unbedingt notwendig herabgesetzt zu werden.
Der Querschnitt der Bohrungen in der Übergangsdämpfungsein
richtung kann größer oder kleiner gemacht werden, um das
Ausmaß der Übergangsdämpfung entsprechend der Ausbildung des
Schwungrades einzustellen. Ferner kann die dynamische Elas
tizität des elastischen Materials oder der Vorspannfeder
verändert werden, um die Dämpfungskraft der Übergangsdämp
fungseinrichtung einzustellen. Auf diese Weise können
Wechsel in der Widerstandkraft beim Übergang von dem ersten
Verstellwinkelbereich in den zweiten Verstellwinkelbereich
optimal angeglichen werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungs
beispiele in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei
zeigt:
Fig. 1 im Längsschnitt ein Schwungrad mit einer erfindungs
gemäßen Ausführungsform der Dämpfungseinrichtung,
Fig. 2 einen Teilquerschnitt von Fig. 1 in einem etwas ver
größerten Maßstab,
Fig. 3 einen Teilschnitt gemäß Fig. 2 in weiter vergrößertem
Maßstab,
Fig. 4 eine Kurve des Drehmoments in Abhängigkeit von der
durch den erfindungsgemäßen Dämpfer bewirkten Ver
stellung (dynamische Charakteristik),
Fig. 5 einen Teilschnitt entsprechend Fig. 3 für eine andere
Ausführungsform der Erfindung.
Die Erfindung wird nachfolgend im einzelnen anhand der
Zeichnung beschrieben, in der gleiche Teile durchgehend mit
gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und Fig. 1 und 2 eine
Schwungradeinheit nach einer Ausführungsform der Erfindung
zeigen. Die Anordnung besteht aus einem ersten Schwungrad 1
und einem zweiten Schwungrad 3, das über ein Lager 2 frei
auf dem ersten Schwungrad 1 drehbar ist. Zwischen dem ersten
und dem zweiten Schwungrad 1, 3 ist eine Dämpfungseinrich
tung 4 angeordnet. Das erste Schwungrad 1 ist an der Kurbel
welle eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors befes
tigt, während an dem zweiten Schwungrad 3 eine Kupplung 5
angebracht ist.
Das erste Schwungrad 1 ist ungefähr scheibenförmig und weist
in seiner Mitte einen Nabenwulst 1a auf. Eine ringförmige
äußere Umfangswand 1b ragt zu dem zweiten Schwungrad 3 hin
vor. Zwischen dem Nabenwulst 1a und der Wand 1b ist eine
konkave Ausnehmung 1e ausgebildet, die die Dämpfungseinrich
tung 4 aufnimmt. An dem Außenumfang des Nabenwulstes 1a ist
das Lager 2 angebracht und daran mittels einer Platte 7 be
festigt, die mittels einer Niete 6 an dem Nabenwulst 1a
festgelegt ist. Das Lager 2 ist an beiden Seiten mit Dich
tungsmaterial versehen, um Schmieröl zurückzuhalten.
Das zweite Schwungrad 3 weist einen inneren ringförmigen
Nabenwulst 3b auf. Zwischen dem Lager 2 und dem Nabenwulst
3b befindet eine Wärmeisolierung 11 zur Abschirmung gegen
Hitze. Die Wärmeisolierung 11 ist nur mit dem Außenring des
Lagers 2 in Kontakt, ohne den Innenring zu berühren. Ein ge
strichelt dargestellter, durch eine Öffnung 1d in dem Naben
wulst 1a verlaufender Bolzen legt die Schwungradeinheit an
der nicht dargestellten Kurbelwelle fest.
Angrenzend an das zweite Schwungrad 3 weist das erste
Schwungrad 1 eine Anschlagplatte 8 und eine Unterplatte 9
auf, die die Dämpfungseinrichtung 4 in der Ausnehmung 1e des
ersten Schwungrades 1 festlegen. Die Platten 8 und 9 sind
mit Nieten 10 an der ringförmigen äußeren Umfangswand 1b des
ersten Schwungrades 1 befestigt.
Das zweite Schwungrad 3 ist ebenfalls etwa scheibenförmig,
und sein Nabenwulst 3a in der Mitte ragt zu dem ersten
Schwungrad 1 hin vor. Am Innenumfang des Nabenwulstes 3a ist
das Lager 2 angebracht. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der
Nabenwulst 3a mit wellenförmigen Zähnen 12 versehen, die mit
einem Teil der Dämpfungseinrichtung 4 in Eingriff kommen,
wie noch im einzelnen erläutert wird.
Zwischen dem Nabenwulst 3a und einem Teil der Dämpfungsein
richtung 4 ist eine Dichtung 13 angeordnet, um ein viskoses
Fluid innerhalb der Dämpfungseinrichtung 4 abzudichten. An
dem zweiten Schwungrad 3 ist ferner einer Reibfläche 3b aus
gebildet, die mit dem Reibmaterial der in Fig. 2 gestrichelt
dargestellten Kupplungsscheibe in Eingriff kommen kann.
Die Dämpfungseinrichtung 4 befindet sich zwischen dem ersten
Schwungrad 1, der Anschlagplatte 8 und dem Nabenwulst 3a des
zweiten Schwungrades 3 und ist innerhalb der mit einem vis
kosen Fluid gefüllten Ausnehmung 1e angeordnet. Die Dämp
fungseinrichtung 4 enthält ein Paar an dem ersten Schwungrad
1 befestigter Treibscheiben 14, ein Paar angetriebener
Scheiben 15, die mit dem zweiten Schwungrad 3 umlaufen und
zwischen dem Treibscheibenpaar 14 angeordnet sind, ferner
Schraubenfedern 16, die in Umfangsrichtung mit den Scheiben
14 und 15 verbunden sind, und eine Einrichtung 71 zum Erzeu
gen eines viskosen Widerstandes, die bei einer Bewegung des
viskosen Fluids eine Widerstandskraft erzeugt, wenn sich das
Fluid bei einer Relativdrehung zwischen den Treibscheiben 14
und den angetriebenen Scheiben 15 bewegt.
Die Treibscheiben 14 sind ringförmig und haben mehrere Vor
sprünge 19, die sich, wie aus Fig. 2 ersichtlich, radial
nach innen erstrecken. In den von den Vorsprüngen 19 gebil
deten Zwischenräumen sind die Schraubenfedern 16 angeordnet.
In den Treibscheiben 14 sind ferner mehrere Öffnungen 20
ausgebildet. In die Öffnungen 20 ragen Sicherungsstifte 21
und sichern, wie in Fig. 1 gezeigt, mehrere Sperren 25
innerhalb eines Gehäuses 18 einer (noch zu beschreibenden)
Flüssigkeitskammer, das Treibscheibenpaar 14 und die An
schlagplatte 8 gegeneinander.
Die angetriebenen Scheiben 15 sind ringförmig und haben an
ihrer radial inneren Kante, wie in Fig. 2 gezeigt, wellen
förmige Zähne 22. Diese wellenförmigen Zähne kämmen mit den
wellenförmigen Zähnen 12 in dem zweiten Schwungrad 3, wo
durch die angetriebenen Scheiben 15 und das zweite Schwung
rad 3 gemeinsam umlaufen. In den angetriebenen Scheiben 15
sind mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Fenster 23 aus
gebildet. Diese Fenster 23 entsprechen den Zwischenräumen
zwischen den Vorsprüngen 19 an den Treibscheiben 14. In
jedem Fenster 23 ist eine der Schraubenfedern 16 angeordnet.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist an jedem Ende einer Schrau
benfeder 16 eine Federplatte 24 vorgesehen, die den Kontakt
mit den Endseiten der Fenster 23 in Umfangsrichtung her
stellt. In Fig. 2 ist die Dämpfungseinrichtung 4 im freien
Zustand dargestellt, in dem keine Winkelverstellung zwischen
den Schwungrädern 1 und 3 bzw. zwischen den Platten 14 und
15 vorhanden ist. In dem freien Zustand sind die Außenkanten
der Federplatten 24 in Kontakt mit den Enden der Fenster 23
und mit der Vorsprüngen 19. Das besagt somit, daß die
Schraubenfedern 16 über die Federplatten 24 die Treibschei
ben 14 und die angetriebenen Scheiben 15 elastisch mit
einander verbinden.
Der äußere Umfangsbereich der angetriebenen Scheiben 15 ist
mit mehreren radial abstehenden Vorsprüngen 27 versehen, die
sich an dem zwischen den Fenstern 23 liegenden Bereichen der
Scheibe 15 befinden.
Die Einrichtung 71 zum Erzeugen eines viskosen Widerstandes
besteht aus einem ringförmigen Flüssigkeitskammer-Gehäuse
18, einem in dem Flüssigkeitskammer-Gehäuse in Umfangsrich
tung frei bewegbaren Gleitteil 30 und dem Außenumfangsbe
reich der angetriebenen Scheiben 15. Wie in Fig. 2 gezeigt,
weist das ringförmige Flüssigkeitskammer-Gehäuse 18 an einer
radial innenliegenden Fläche mehrere Sperren 25 auf, die
Teile von ersten und zweiten bogenförmigen Fluidkammern 40
und 41 bilden.
An der radial innenliegenden Kante jeder Seite des Flüssig
keitskammer-Gehäuses 18 ist ein gebogener Vorsprung 26 aus
gebildet, wie in Fig. 1 verdeutlicht. Die beiden gebogenen
Vorsprünge 26 ragen in entsprechende Vertiefungen 15a in den
angetriebenen Scheiben 15 und dichten die Kammern 40 und 41
ab. Die radial äußere Kante jeder angetriebenen Scheibe 15
ragt in das Flüssigkeitskammer-Gehäuse 18. Eines der Gleit
teile 30, die jeweils einen offenen Kasten bilden und radial
nach innen offen sind, ist im Inneren jedes Flüssigkeitskam
mer-Gehäuses 18 derart angeordnet, daß die Vorsprünge 27 an
den angetriebenen Scheiben 15 in die Gleitteile 30 ragen,
wie in Fig. 2 gezeigt. Die in Umfangsrichtung liegenden Enden
der Gleitteile 30 bilden Anschläge 37. Die Gleitteile 30 de
finieren außerdem die Kammern 40 und 41. Am radial inneren
Bereich jedes Gleitteils 30 ist eine Öffnung 43 ausgebildet,
die von dem offenen Teil jedes Gleitteils 30 aus durch jeden
Anschlag 37 verläuft.
Wenn die Schwungräder 1 und 3 sich in der Ruhelage befinden,
d. h. wenn kein Drehmoment auf die Schwungradeinheit ausgeübt
wird, sind die Anschläge 37 von dem Vorsprung 27 durch die
Winkel R1 und R2 getrennt, wie aus Fig. 2 ersichtlich.
Die Vorsprünge 27 der angetriebenen Scheiben 15 teilen den
Innenbereich des Gleitteils 30 in eine erste kleine Kammer
38 in der Drehrichtung R1 und eine zweite kleine Kammer 39
in der Drehrichtung R2, und sie bilden eine erste Drossel
S1, die eine Fluidströmung zwischen den Kammern 38 und 39
ermöglicht. Die erste Drossel S1 wird durch die Innenseite
des Gleitteils 30 und die Außenfläche des Vorsprungs 27
definiert.
In dem Gehäuse 18 sind mehrere Vertiefungen 42 ausgebildet,
die eine Fluidströmung zwischen den Kammern 38 und 39 ermög
lichen. Die Vertiefungen 42 liegen etwa in der Mitte zwi
schen den paarweisen Sperren 25, und in einem torsionsfreien
Zustand bzw. in der Ruhelage, d. h. bei stehendem Motor,
nimmt das Gehäuse eine solche Lage ein, daß die Vertiefungen
42 sich etwa in der Mitte des Gleitteils 30 befinden und mit
den Vorsprüngen 27 der angetriebenen Scheiben 15 ausgerichtet
sind.
Zwischen der radial inneren Fläche jeder Sperre 25 und der
radial äußeren Fläche der Scheiben 15 ist eine zweite Dros
sel S2 ausgebildet, die eine Fluidströmung zwischen den Kam
mern 40 und 41 ermöglicht. Die erste Drossel S1 besitzt
einen größeren Strömungsquerschnitt als die zweite Drossel
S2.
In jeder Sperre 25 ist eine Übergangs-Dämpfungseinrichtung
50 ausgebildet, die in Fig. 3 im einzelnen dargestellt ist.
In der zwischen den Kammern 40 und 41 liegenden Sperre 25
sind zwei Einweg-Fluidströmungswege 50a und 50b ausgebildet.
Jeder Weg umfaßt einen Fluidaufnahmekanal 51a, 51b und die
die Kammern 40, 41 mit den Kanälen 51a, 51b verbindenden
Wege 50a, 50b. Der Querschnitt der Wege 52a und 52b ist
kleiner als der der Fluidaufnahmekanäle 51a und 51b.
In den Fluidaufnahmekanälen 51a und 51b ist jeweils ein
Kolben 53a bzw. 53b und eine Schraubenfeder 54a bzw. 54b
untergebracht. Jeder Kolben 53a bzw. 53b ist gegen eine End
wand des Fluidaufnahmekanals 51a bzw. 51b durch die Feder
54a bzw. 54b vorgespannt und kann sich unter Zusammendrücken
der Feder in dem Fluidaufnahmekanal 51a bzw. 51b bewegen. So
kann z. B. eine ausreichende Bewegung des Fluids von der Kam
mer 41 in die Kammer 40 ein Zusammendrücken der Feder 54a
und eine Bewegung des Kolbens 53a verursachen und damit ein
Strömen des Fluids von der Kammer 41 in die Kammer 40 durch
den Kanal 51a ermöglichen. In gleicher Weise verursacht eine
ausreichende Fluidströmung von der Kammer 40 in die Kammer
42 ein Zusammendrücken der Feder 54b und ermöglicht eine Be
wegung des Kolbens 53b, um einen Fluidstrom durch den Kanal
51b zu erlauben.
Der Kolben 53a ist so angeordnet, daß eine Drehung der
Sperre 25 gegenüber den Scheiben 15 in der Drehrichtung R1
ein Zusammendrücken der Schraubenfeder 54a und ein Öffnen
des Weges 52a für die Drehrichtung R1 bewirkt. Der Kolben
53b ist so angeordnet, daß eine Relativverdrehung der Sperre
25 in der Drehrichtung R2 ein Öffnen des Weges 52b durch die
Schraubenfeder 54b bewirkt.
Umgekehrt veranlaßt eine Drehung der Sperre 25 gegenüber den
Scheiben 15 in der Drehrichtung R2 den Kolben 53a, den Weg
52a zu schließen. Der Kolben 53b ist so angeordnet, daß eine
Relativverdrehung der Sperre 25 in der Richtung R1 den Kol
ben zum Schließen des Weges 52b veranlaßt.
Wenn von der Kurbelwelle des nicht dargestellten Verbren
nungsmotors ein Drehmoment auf das erste Schwungrad 1 aus
geübt wird, wird dieses Drehmoment über die Treibscheiben
14, die Schraubenfedern 16 und die angetriebenen Scheiben 15
auf das zweite Schwungrad 3 übertragen. Wenn dabei in der
Schwungradeinheit eine Drehschwingung entsteht, verdrehen
sich die mit dem ersten Schwungrad 1 umlaufenden Antriebs
scheiben 14 und die mit dem zweiten Schwungrad 3 umlaufenden
angetriebenen Scheiben 15 gegeneinander. Dabei werden die
Schraubenfedern 16 zwischen den Treibscheiben 14 und den an
getriebenen Scheiben 15 abwechselnd zusammengedrückt und
entlastet. Da ferner die Drosseln S1 und S2 in dem Flüssig
keitskammer-Gehäuse 18 einen begrenzten Durchtritt des vis
kosen Fluids zulassen, wird ein Strömungswiderstand erzeugt
und die Energie der Drehschwingung wird gedämpft. Infolge
dessen wird eine Übertragung der Drehschwingung auf das
zweite Schwungrad 3 unterdrückt.
Nachfolgend wird der Verstellvorgang der Dämpfungseinrich
tung 4 erläutert. Beim Auftreten von Schwingungen oder eines
erhöhten Drehmoments laufen mehrere Vorgänge ab. Die Treib
scheiben 14 vollziehen eine Winkelverstellung gegenüber den
angetriebenen Scheiben 15 in der Drehrichtung R2. Dabei wird
innerhalb eines kleinen Torsionswinkelbereiches die Schrau
benfeder 16 in einem ungleichmäßigen Berührungszustand zu
sammengedrückt, so daß die Dämpfungseinrichtung 4 eine ge
ringe Torsionssteifigkeit aufweist. Mit dem Verstellen der
Antriebsscheiben 14 in der Drehrichtung R2 bewegen sich das
Flüssigkeitskammer-Gehäuse 18 und das Gleitteil 30 ebenfalls
in der Drehrichtung R2. Durch diese Vorgänge wird die erste
kleine Kammer 38 zusammengedrückt, während gleichzeitig die
zweite kleine Kammer 39 sich ausdehnt und größer wird. Dabei
strömt das Fluid von der ersten kleinen Kammer 38 durch die
erste Drossel S1 und fließt in die zweite kleine Kammer 39.
Hierdurch entsteht in diesem kleinen Winkelbereich nur ein
geringer viskoser Widerstand. Das besagt, daß in einem
kleinen Torsionswinkelbereich die Charakteristik einer
geringen Steifigkeit und ein kleiner Widerstand erhalten
werden, wodurch beim Leerlauf des Motors das Auftreten un
gewöhnlicher Geräusche vermieden wird.
Wenn der Torsionswinkel größer wird und der Anschlag 37 des
Gleitteils 30 an der Seite der Drehrichtung R1 mit den Vor
sprüngen 27 in Kontakt kommt, wird die Öffnung 43 verschlos
sen und das viskose Fluid fließt nicht mehr durch die erste
Drossel S1.
In diesem geschlossenen Zustand bewegen sich die Treibschei
ben 14 und das Flüssigkeitskammer-Gehäuse 18 in der Dreh
richtung R2 relativ zu dem Gleitteil 30, das gegenüber dem
Vorsprung 27 und der angetriebenen Scheibe 15 verschlossen
ist. Hierdurch wird ein Druck auf die zweite große Kammer 41
ausgeübt, und das darin befindliche viskose Fluid tritt
durch die zweite Drossel S2 und strömt dann in die anderen
bogenförmigen Hohlräume. Da der Strömungsquerschnitt der
zweiten Drossel S2 kleiner ist als der der ersten Drossel
S1, wird dabei eine größere Widerstandskraft erzeugt.
Bei einer Druckbeaufschlagung der zweiten großen Kammer 41
bewegt sich der Kolben 53a am Außenumfang in der Dämpfungs
einrichtung 50 unter Kompression der Schraubenfeder 54a in
der Drehrichtung R2. Dadurch wird der Eingang des Fluidauf
nahmekanals 51a geöffnet und das viskose Fluid fließt in
diesen Fluidaufnahmekanal 51a. Die Dämpfungseinrichtung 50a
wirkt als ein Speicher zum Verringern des auf die zweite
Drossel S2 ausgeübten Druckes mit der Wirkung, daß die von
der zweiten Drossel S2 erzeugte Widerstandskraft gedämpft
wird. Zusätzlich wird das bereits in dem Fluidaufnahmekanal
51a befindliche viskose Fluid durch den Strömungsweg 52a ab
gegeben. Eine entgegengesetzte Drehung in der Drehrichtung
R1 veranlaßt in gleicher Weise eine Reaktion des Kolbens
53b, und da der Aufbau des Kanals 51b generell derselbe mit
entgegengesetzter Drehrichtung ist, ist keine nähere Erläu
terung mehr erforderlich.
Fig. 4 zeigt in einer Kurve der Torsionscharakteristik die
dynamische Charakteristik für die vorstehend beschriebene
Ausbildung der Dämpfungseinrichtung. Die gestrichelte Linie
bezieht sich dabei auf ein herkömmliches System, während die
ausgezogene Linie der vorliegenden Erfindung entspricht. Wie
deutlich ersichtlich, speichert bei dieser Ausführungsform
in dem Moment, in dem die zweite Drossel in Funktion tritt,
die Dämpfungseinrichtung 50 das viskose Fluid und dämpft da
bei die Widerstandkraft der zweiten Drossel S2. Im Vergleich
mit der herkömmlichen Ausführungsform erfolgt ein weicher
Wechsel in der Widerstandskraft, so daß keine Stöße auftre
ten können. Bei der Charakteristik dieses Ausführungsbei
spiels ist die Widerstandskraft im Vergleich zu der bekann
ten Ausführungsform insgesamt geringer. Durch Verkleinern
der Umfangsweite des Gleitteils 30 und Vergrößern der Um
fangsweite der Vorsprünge 27 ist es jedoch auch möglich, die
verringerte Widerstandskraft auszugleichen, indem die zweite
Drossel S2 zum Erhöhen der Widerstandskraft schneller in
Funktion tritt. Da ferner die Dämpfungseinrichtung 50 in dem
kleinen Torsionswinkelbereich nicht arbeitet, braucht die
Widerstandskraft in diesem kleinen Torsionswinkelbereich
nicht niedriger als erforderlich gemacht zu werden.
Die Dämpfungscharakteristik der Dämpfungseinrichtung 50 kann
außerdem dadurch eingestellt werden, daß man entweder den
Strömungsquerschnitt des Fluidaufnahmekanals 51 oder die
Härte der Schraubenfeder 54 ändert. Der Wechsel der Wider
standskraft in der dynamischen Charakteristik der Charakte
ristikkurve kann dadurch beeinflußt werden. Wenn die Schrau
benfeder 54 eine große Härte aufweist oder der Strömungs
querschnitt des Fluidaufnahmekanals 51 klein ist, wird die
Dämpfungskraft der Dämpfungseinrichtung 50 gering. Dement
sprechend werden Veränderungen bei der Widerstandskraft in
der dynamischen Charakteristik groß. Wenn die Schraubenfeder
54 eine geringe Härte aufweist oder der Strömungsquerschnitt
des Fluidaufnahmekanals 51 groß ist, wird die Dämpfungskraft
der Dämpfungseinrichtung 50 groß. Dementsprechend werden
Veränderungen bei der Widerstandskraft in der dynamischen
Charakteristik klein. Wenn z. B., wie in Fig. 4 mit der
strichpunktierten Linie angedeutet, die Härte der Schrauben
feder klein ist, werden die Übergänge in der Widerstands
kraft weich, und die Widerstandskraft wird nach dem Wechsel
aus dem niedrigen Bereich allmählich wieder größer.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Dämpfungsein
richtung, bei der die Sperren 25 in anderer Weise ausgebil
det sind. Innerhalb der Sperre 25 ist ein erster Durchgang
61 und ein zweiter Durchgang 62 ausgebildet, von denen der
erste Durchgang 61 sich in Umfangsrichtung zwischen den
beiden Seiten des bogenförmigen Hohlraums erstreckt. Der
Strömungsquerschnitt des zweiten Durchgangs 62 ist kleiner
als der des ersten Durchgangs 61. In dem ersten Durchgang
befindet sich eine Kugel 63, die sich in Umfangsrichtung in
dem ersten Durchgang 61 bewegen kann und die Verbindung
zwischen dem ersten und dem zweiten Durchgang 61, 62 ver
schließt, wenn sie an einem der Enden des ersten Durchganges
61 zur Anlage kommt.
An der radial inneren Wand des ersten Durchgangs 61 liegt
ein Ende eines Fluidaufnahmekanals 64, dessen anderes Ende
eine zu der zweiten Drossel S2 hin offene Auslaßöffnung 65
bildet. In dem Fluidaufnahmekanal 64 sind ein Kolben 66 und
eine Schraubenfeder 67 angeordnet. Der Kolben 66 wird an der
Innenwand des Fluidaufnahmekanals 64 geführt und kann sich
darin bewegen. Die Schraubenfeder 66 übt eine radial nach
außen wirkende Kraft auf den Kolben 66 aus, der dadurch die
Verbindung zwischen dem ersten Durchlaß 61 und dem Fluidauf
nahmekanal 64 verschließt.
Wenn der Druck innerhalb der zweiten großen Kammer 41 und
damit auch in dem zweiten Durchlaß 62 ansteigt, bewegt sich
die Kugel 63 in der Drehrichtung R2 und die Verbindung
zwischen dem ersten und dem zweiten Durchlaß 61, 62 wird
geschlossen.
Hierdurch wird der Druck innerhalb des ersten Durchlasses 61
größer und der Kolben 66 bewegt sich unter Überwindung der
von der Schraubenfeder aufgebrachten Kraft radial nach
innen. Das viskose Fluid strömt auf diese Weise in das
Innere des Fluidaufnahmekanals 64, wobei gleichzeitig das
bereits in dem Fluidaufnahmekanal 64 befindliche viskose
Fluid aus der Auslaßöffnung 65 abgegeben wird.
Indem die vorbeschriebene Dämpfungseinrichtung 60 als ein
Speicher wirkt, wird dasselbe Ergebnis wie bei der zuerst
beschriebenen Ausführungsform erzielt. Ferner kann durch
Verändern entweder des Strömungsquerschnittes des Fluidauf
nahmekanals 64 oder der Härte der Schraubenfeder 67 die
Dämpfungskraft der Dämpfungseinrichtung 60 geändert werden,
wodurch Änderungen der Widerstandskraft in der dynamischen
Charakteristik eingestellt werden können.
Bei der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung wird die von
der zweiten Drossel erzeugte Widerstandskraft gedämpft. In
folgedessen wird der Übergang von der ersten Größe der
Widerstandskraft auf die zweite Größe der Widerstandskraft
weich, so daß keine Stöße auftreten können.
Zusammenfassend dient eine Einrichtung 71 zum Erzeugen eines
viskosen Widerstandes zum Dämpfen von Torsionsschwingungen
mit Hilfe einer begrenzten Strömung eines viskosen Fluids.
Die Einrichtung ist in einer Schwungradeinheit eingebaut,
bei der ein erstes und ein zweites Schwungrad 1, 3 begrenzt
drehbeweglich miteinander gekuppelt sind. Die Einrichtung 71
besitzt eine erste Drossel S1, die eine Widerstandskraft
beim Übergang eines viskosen Fluids zwischen zwei kleinen
Kammern 38, 39 an beiden Seiten der Drossel S1 erzeugt, wenn
die Drehverstellung zwischen den Schwungrädern in einem
ersten Winkelverstellbereich liegt. Eine zweite Drossel S2
erzeugt eine Widerstandskraft in einem zweiten, größeren
Winkelverstellbereich, wobei die von der zweiten Drossel S2
erzeugte Widerstandskraft größer als die der ersten Drossel
S1 ist. Eine Übergangs-Dämpfungseinrichtung 50 ist in dem
ersten Winkelverstellbereich nicht wirksam, verringert
jedoch in dem zweiten Winkelverstellbereich die Wirkung des
Übergangs zwischen der Widerstandskraft der ersten und der
zweiten Drossel.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen
möglich.
Claims (7)
1. Torsionsschwingungsdämpfer, gekennzeichnet durch:
eine geteilte Schwungradeinheit mit einer Fluid-Dämpfungs einrichtung (50, 60) zwischen einem ersten und einem zweiten Schwungrad (1, 3) und mit einer ersten Drossel (S1), die eine Fluidströmung zwischen aneinander angrenzenden ersten Fluidkammern (38, 39) bei einer Verstellung der Schwungräder in einem ersten Verstellwinkelbereich begrenzt, sowie mit einer zweiten Drossel (S2), die eine Fluidströmung zwischen aneinander angrenzenden zweiten Fluidkammern (40, 41) bei einer Verstellung der Schwungräder in einem zweiten Ver stellwinkelbereich ermöglicht, der größer ist als der erste Verstellwinkelbereich, wobei die zweite Drossel (S2) einen größeren Fluidströmungswiderstand erzeugt als die erste Drossel (S1),
eine zwischen den zweiten Fluidkammern (38, 39) ausgebildete Übergangsdämpfungseinrichtung (50, 60) zum Dämpfen des Über gangs zwischen dem Widerstand der ersten Drossel (S1) und dem der zweiten Drossel (S2) bei einem Wechsel zwischen dem ersten Verstellbereich und dem zweiten Verstellbereich.
eine geteilte Schwungradeinheit mit einer Fluid-Dämpfungs einrichtung (50, 60) zwischen einem ersten und einem zweiten Schwungrad (1, 3) und mit einer ersten Drossel (S1), die eine Fluidströmung zwischen aneinander angrenzenden ersten Fluidkammern (38, 39) bei einer Verstellung der Schwungräder in einem ersten Verstellwinkelbereich begrenzt, sowie mit einer zweiten Drossel (S2), die eine Fluidströmung zwischen aneinander angrenzenden zweiten Fluidkammern (40, 41) bei einer Verstellung der Schwungräder in einem zweiten Ver stellwinkelbereich ermöglicht, der größer ist als der erste Verstellwinkelbereich, wobei die zweite Drossel (S2) einen größeren Fluidströmungswiderstand erzeugt als die erste Drossel (S1),
eine zwischen den zweiten Fluidkammern (38, 39) ausgebildete Übergangsdämpfungseinrichtung (50, 60) zum Dämpfen des Über gangs zwischen dem Widerstand der ersten Drossel (S1) und dem der zweiten Drossel (S2) bei einem Wechsel zwischen dem ersten Verstellbereich und dem zweiten Verstellbereich.
2. Torsionsschwingungsdämpfer für ein geteiltes Schwungrad,
gekennzeichnet durch:
einen Eingangsrotor (1) und einem Ausgangsrotor (3), die be grenzt drehbeweglich miteinander gekuppelt sind und zwischen denen zumindest teilweise mehrere mit einem Fluid gefüllte Kammern ausgebildet sind,
eine erste Drossel (S1) und ein erstes Paar zwischen den Rotoren gebildeter Kammern (38, 39), wobei die erste Drossel (S1) beim Durchtritt eines viskosen Fluids zwischen dem ersten Paar von Kammern innerhalb eines ersten Verdrehwin kelbereiches zwischen dem Eingangsrotor (1) und dem Aus gangsrotor (2) eine Widerstandskraft erzeugt,
eine zweite Drossel (S2) und ein zweites Paar zwischen den Rotoren gebildeter Kammern (40, 41), wobei die zweite Dros sel (S2) beim Durchtritt eines viskosen Fluids zwischen dem Paar zweiter Kammern innerhalb eines zweiten, größeren Ver drehwinkelbereiches zwischen dem Eingangsrotor (1) und dem Ausgangsrotor (2) eine Widerstandskraft erzeugt, die größer ist als die Widerstandskraft der ersten Drossel (S1),
eine Übergangsdämpfungseinrichtung (50, 60), die zumindest einen Teil der von der zweiten Drossel (S2) erzeugten Wider standskraft dämpft und so ausgebildet ist, daß sie in dem ersten Verdrehwinkelbereich unwirksam und in dem zweiten Verdrehwinkelbereich wirksam ist.
einen Eingangsrotor (1) und einem Ausgangsrotor (3), die be grenzt drehbeweglich miteinander gekuppelt sind und zwischen denen zumindest teilweise mehrere mit einem Fluid gefüllte Kammern ausgebildet sind,
eine erste Drossel (S1) und ein erstes Paar zwischen den Rotoren gebildeter Kammern (38, 39), wobei die erste Drossel (S1) beim Durchtritt eines viskosen Fluids zwischen dem ersten Paar von Kammern innerhalb eines ersten Verdrehwin kelbereiches zwischen dem Eingangsrotor (1) und dem Aus gangsrotor (2) eine Widerstandskraft erzeugt,
eine zweite Drossel (S2) und ein zweites Paar zwischen den Rotoren gebildeter Kammern (40, 41), wobei die zweite Dros sel (S2) beim Durchtritt eines viskosen Fluids zwischen dem Paar zweiter Kammern innerhalb eines zweiten, größeren Ver drehwinkelbereiches zwischen dem Eingangsrotor (1) und dem Ausgangsrotor (2) eine Widerstandskraft erzeugt, die größer ist als die Widerstandskraft der ersten Drossel (S1),
eine Übergangsdämpfungseinrichtung (50, 60), die zumindest einen Teil der von der zweiten Drossel (S2) erzeugten Wider standskraft dämpft und so ausgebildet ist, daß sie in dem ersten Verdrehwinkelbereich unwirksam und in dem zweiten Verdrehwinkelbereich wirksam ist.
3. Torsionsschwingungsdämpfer für eine Schwungradeinheit,
gekennzeichnet durch:
ein erstes Schwungrad (1), das eine mit einem Fluid gefüllte ringförmige Ausnehmung (1e) aufweist, in der mehrere mit Fluid gefüllte Kammern ausgebildet sind,
ein mit dem ersten Schwungrad (1) begrenzt drehbeweglich verbundenes zweites Schwungrad (3),
eine in der ringförmigen Ausnehmung (1e) ausgebildete erste Drossel (S1), die bei einer Verstellung der beiden Schwung räder (1, 3) innerhalb eines ersten Drehwinkelbereiches eine begrenzte Fluidströmung zwischen einem ersten Paar von Kam mern (38, 39) ermöglicht,
eine in der ringförmigen Ausnehmung (1e) ausgebildete zweite Drossel (S2), die bei einer Verstellung der beiden Schwung räder (1, 3) innerhalb eines zweiten, größeren Drehwinkelbe reiches eine begrenzte Fluidströmung zwischen einem zweiten Paar von Kammern (40, 41) ermöglicht, wobei die zweite Dros sel (S2) einen größeren Fluidströmungswiderstand erzeugt als die erste Drossel (S1),
eine zwischen dem zweiten Paar von Kammern (40, 41) ausge bildete Übergangsdämpfungseinrichtung (50, 60) zum Dämpfen des Überganges zwischen dem Widerstand der ersten Drossel (S1) und dem der zweiten Drossel (S2) bei einem Wechsel zwischen dem ersten und dem zweiten Drehwinkelbereich.
ein erstes Schwungrad (1), das eine mit einem Fluid gefüllte ringförmige Ausnehmung (1e) aufweist, in der mehrere mit Fluid gefüllte Kammern ausgebildet sind,
ein mit dem ersten Schwungrad (1) begrenzt drehbeweglich verbundenes zweites Schwungrad (3),
eine in der ringförmigen Ausnehmung (1e) ausgebildete erste Drossel (S1), die bei einer Verstellung der beiden Schwung räder (1, 3) innerhalb eines ersten Drehwinkelbereiches eine begrenzte Fluidströmung zwischen einem ersten Paar von Kam mern (38, 39) ermöglicht,
eine in der ringförmigen Ausnehmung (1e) ausgebildete zweite Drossel (S2), die bei einer Verstellung der beiden Schwung räder (1, 3) innerhalb eines zweiten, größeren Drehwinkelbe reiches eine begrenzte Fluidströmung zwischen einem zweiten Paar von Kammern (40, 41) ermöglicht, wobei die zweite Dros sel (S2) einen größeren Fluidströmungswiderstand erzeugt als die erste Drossel (S1),
eine zwischen dem zweiten Paar von Kammern (40, 41) ausge bildete Übergangsdämpfungseinrichtung (50, 60) zum Dämpfen des Überganges zwischen dem Widerstand der ersten Drossel (S1) und dem der zweiten Drossel (S2) bei einem Wechsel zwischen dem ersten und dem zweiten Drehwinkelbereich.
4. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein bogenförmiges Flüssigkeitskammer-
Gehäuse (18) teilweise die bogenförmige Kammer bildet, und
daß das zweite Paar von Kammern (40, 41) durch eine an der
radial inneren Fläche des Kammergehäuses (18) ausgebildete
Sperre (25) voneinander getrennt ist, die einen Teil der
zweiten Drossel (S2) bildet.
5. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Übergangsdämpfungseinrichtung (50,
60) von der Sperre gebildet wird.
6. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Übergangsdämpfungseinrichtung (50)
eine erste und eine zweite Öffnung aufweist, die beide durch
die Sperre (25) zu dem zweiten Paar von Kammern (40, 41)
verlaufen, daß jede der Öffnungen eine zentrale Kammer (51a,
51b) aufweist, daß in der ersten Kammer (51a) ein von einer
Feder (54a) vorgespannter Kolben (53a) bei einer Fluidströ
mung in einer ersten Richtung bewegbar ist, und daß in der
zweiten Kammer (51b) ein von einer Feder (54b) vorgespannter
Kolben (53b) bei einer Fluidströmung in einer zweiten Rich
tung bewegbar ist.
7. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Übergangsdämpfungseinrichtung (60)
folgende Teile aufweist:
die Sperre (25), die mit einer durchgehenden Öffnung ausge bildet ist, die sich bis zu den beiden Kammern (40, 41) des zweiten Paares erstreckt und eine mittlere Kammer (61) auf weist, deren Durchmesser größer als der der Öffnung ist,
eine innerhalb der Kammer (61) angeordnete Kugel (63), die in Abhängigkeit von einer Fluidströmung in die bzw. aus der Öffnung von einem zum anderen Ende der Kammer (61) bewegbar ist,
einen Auslaßkanal (65), der von der Kammer (61) zu einer an die zweite Drossel (S2) angrenzenden Fläche der Sperre (25) verläuft und mit einem Aufnahmekanal (64) versehen ist, und
einen Kolben (66) und eine Feder (67), die in dem Aufnahme kanal (64) angeordnet sind, wobei der Kolben in Abhängigkeit von einer Fluidströmung in die Kammer (61) bewegbar ist.
die Sperre (25), die mit einer durchgehenden Öffnung ausge bildet ist, die sich bis zu den beiden Kammern (40, 41) des zweiten Paares erstreckt und eine mittlere Kammer (61) auf weist, deren Durchmesser größer als der der Öffnung ist,
eine innerhalb der Kammer (61) angeordnete Kugel (63), die in Abhängigkeit von einer Fluidströmung in die bzw. aus der Öffnung von einem zum anderen Ende der Kammer (61) bewegbar ist,
einen Auslaßkanal (65), der von der Kammer (61) zu einer an die zweite Drossel (S2) angrenzenden Fläche der Sperre (25) verläuft und mit einem Aufnahmekanal (64) versehen ist, und
einen Kolben (66) und eine Feder (67), die in dem Aufnahme kanal (64) angeordnet sind, wobei der Kolben in Abhängigkeit von einer Fluidströmung in die Kammer (61) bewegbar ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: EXEDY CORP., NEYAGAWA, OSAKA, JP |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |