WO2014006098A1 - Drehschwingungstilger - Google Patents

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WO2014006098A1
WO2014006098A1 PCT/EP2013/064049 EP2013064049W WO2014006098A1 WO 2014006098 A1 WO2014006098 A1 WO 2014006098A1 EP 2013064049 W EP2013064049 W EP 2013064049W WO 2014006098 A1 WO2014006098 A1 WO 2014006098A1
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WO
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pendulum
torsional vibration
elastic element
pendulum masses
masses
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PCT/EP2013/064049
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English (en)
French (fr)
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David SCHNÄDELBACH
Christian HÜGEL
Michael Rieber
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/14—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
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    • F16F15/14—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers
    • F16F15/1407—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers the rotation being limited with respect to the driving means
    • F16F15/145—Masses mounted with play with respect to driving means thus enabling free movement over a limited range
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2121—Flywheel, motion smoothing-type
    • Y10T74/2128—Damping using swinging masses, e.g., pendulum type, etc.

Definitions

  • the invention relates to a torsional vibration damper, in particular for use in the drive train of a motor vehicle.
  • a torsional vibration damper In order to transmit torque in a drive train, for example, from a drive motor to a transmission, a torsional vibration damper is used.
  • the torsional vibration damper has the task, in addition to the transmission of torque any torsional vibrations (torsional vibrations), which can be superimposed on the torque to pay off.
  • the torsional vibration damper comprises a pendulum, on which a pendulum mass is slidably mounted. By means of a slotted guide, the pendulum mass is guided on the pendulum so that it moves radially inward during an acceleration of the pendulum flange about the axis of rotation, wherein the rotational torque of the torsional vibration damper is changed.
  • the pendulum mass is a trapezoidal pendulum, which is guided biliquely on the pendulum flange.
  • the pendulum mass performs a rotational movement in the plane of rotation of the pendulum flange about its own axis, whereby additional energy can be stored.
  • the sliding movement and the rotational movement of the pendulum mass can be partially or completely coupled to each other by the link guide.
  • pendulum masses are located on a circumference of the pendulum flange next to each other.
  • the pendulum masses and their guides are chosen so that a collision of adjacent pendulum masses is possible.
  • a collision can occur, for example, at a very low speed or very high torque fluctuations. Due to the collisions wear of the pendulum masses can be promoted and it can cause disturbing noises.
  • a stop can be used which has a maximum limits the mobility of the pendulum mass relative to the pendulum flange.
  • the pendulum mass is guided by means of two slotted guides on the pendulum, wherein a sliding block of a slotted guide is covered with an elastic element.
  • the other link guide is dimensioned so that it limits a movement of the pendulum mass with respect to the pendulum when a predetermined compression of the elastic element is carried out on the other link guide.
  • the pendulum mass can not comply with the intended theoretical path, but move freely in the context of a game of their leadership on the pendulum. These movements can lead to an unwanted stop between the elastic elements on the front sides of the pendulum masses.
  • An inventive torsional vibration damper comprises a pendulum flange rotatable about a rotation axis with a recess, and two pairs of pendulum masses which are slidably mounted adjacent to the pendulum in the circumferential direction, and an elastic element for damping a mutual stop of adjacent pendulum mass pairs.
  • the pendulum mass pairs each comprise two pendulum masses, which are opposite each other with respect to the pendulum flange and a bolt which passes through the recess and the pendulum masses axially together.
  • an elastic element is attached to both pins, which is adapted to abut in the circumferential direction of the respective other elastic element.
  • the elastic elements Due to the position of the elastic elements on the bolts, the elastic elements can be concealed and thus arranged protected on the torsional vibration damper.
  • a Dämpfungsweg at a stop of the two pendulum masses together can be done between the two elastic elements and thus be longer than a Dämpfungsweg a stop of one of the pendulum mass pairs in the radial direction.
  • An energy reduction in the attack can so in an improved way in the direction in which the greatest collision energy is expected.
  • the elastic element protrudes in the circumferential direction of the torsional vibration damper only by a predetermined fraction of its dimensions over a limitation of the pendulum mass, so that a compression of the elastic elements can be limited by a mutual stop of adjacent pendulum masses.
  • the limitation of the compression travel of the elastic elements can be ensured in this way regardless of whether the mutually facing ends of the pendulum mass pairs are deflected differently far radially on the pendulum.
  • the elastic elements can thus be reduced in their load to a predetermined extent under all operating conditions of the torsional vibration damper. A life expectancy of the elastic elements can be reliably determined or assured by appropriate dimensioning of the elastic elements.
  • the recess is dimensioned so that the elastic elements can also strike against radial boundaries of the recess.
  • a radial movement of each pendulum mass pair with respect to the pendulum flange in the region of the predetermined by the recess end of the movement can be damped by the elastic ele- element.
  • the pairs of pendulum masses can be performed bifilar on the pendulum flange, so that in addition to the displacement in the plane of rotation and a rotation about an axis of the pendulum mass pair is possible.
  • Such an arrangement is also called trapezoidal pendulum.
  • the pendulum mass pairs can each follow complex tracks, of which a section can indeed be taken rarely, but the improved a real taken by the pendulum masses curve improved. The described protection of the elastic elements against excessive compression can be played out here with particular advantage.
  • the elastic elements are each mounted radially symmetrically to their associated bolts.
  • the damping of a stop of the pendulum mass pair in its movement relative to the pendulum can succeed in all possible directions of movement.
  • the elastic elements are each rotatably arranged with respect to the pendulum masses. Wear or aging of the elastic element due to stress can thus be distributed over the entire circumference of the elastic element, so that an increased load capacity or extended service life of the elastic element can be achieved.
  • a contour of the pendulum masses in the region of the elastic elements can each follow a contour of the elastic element.
  • the pendulum mass pair may have a shape in its circumferential end portions which simultaneously ensures the abutment of the elastic members and maximizes the size of the pendulum mass pairs.
  • a torsional vibration damper comprises at least three of the pendulum mass pairs described, each slidably mounted adjacent the pendulum flange, each pendulum mass pair having in the region of each of its two circumferentially located ends a bolt with an elastic member attached thereto.
  • the pendulum mass pairs used can be protected from collision by the corresponding elastic elements, while at the same time the elastic elements are protected against excessive compression.
  • Due to the mass ratios of trapezoidal pendulums it has proven to be advantageous to arrange exactly three pairs of pendulum masses on a circumference about the axis of rotation on the pendulum flange.
  • the outstanding over the limitation of the pendulum mass fraction of the elastic element is dimensioned depending on a material, a projected load change number, an expected maximum collision energy or a geometry of the elastic member.
  • the projecting beyond the limitation of the pendulum mass fraction of the elastic element is about 40% of its material strength. With this value could be proven in experiments good durability of the elastic elements in the operation of the torsional vibration in the drive train of a motor vehicle.
  • Figure 1 is a torsional vibration damper
  • Figure 2 is a detail of the torsional vibration damper of Figure 1;
  • FIG. 3 shows a detail from FIG. 2 in a first position
  • Figure 4 illustrates the detail of Figure 2 in a second position.
  • FIG. 1 shows a torsional vibration damper 100 for use in a drive train of a motor vehicle.
  • the torsional vibration damper 100 is rotatably mounted about a rotation axis 105 and comprises a pendulum flange 1 10 and three pendulum masses 1 15, which are distributed on a circumference about the axis of rotation 105 on the pendulum flange 1 10.
  • Each pendulum mass 1 15 comprises a first pendulum mass 120 and a second pendulum mass 125, and a bolt 130 and an elastic member 135.
  • the pendulum masses 120 and 125 are aligned with each other on different axial sides of the pendulum 1 10, so that the rear in Figure 1 pendulum 125 is not visible.
  • the bolt 130 connects the pendulum masses 120 and 125 rigidly together.
  • the bolt 130 is guided by a recess 140 in the pendulum flange 1 10, which is dimensioned so that the pendulum mass 1 15 in the plane of rotation about the axis of rotation 105 on the pendulum 1 10 remains slidably.
  • the elastic element 135 is attached to the bolt 130, relative to the axis of rotation 105 in the axial direction, between the pendulum masses 120 and 125 in the region of the recess 140 of the pendulum flange 1 10.
  • the elastic element 135 may in particular comprise an elastic plastic or a rubber.
  • the elastic member 135 rotates the bolt 130 about its longitudinal axis, which is parallel to the axis of rotation 105.
  • a sleeve or a bearing 145 may be arranged.
  • the elastic element 135 can be mounted rotatably with respect to the pendulum mass pair 15.
  • the rotatability of the elastic member 135 can also be made by the bolt 130 being rotatably attached to the pendulum masses 120 and 125, respectively.
  • a bolt 130 with the elastic element 135 is connected to each pendulum mass pair 1 15 at both ends lying around the rotation axis 105 in the circumferential direction. brought.
  • the displaceability of the pendulum mass pair 1 15 with respect to the pendulum flange 1 10 can be defined by the described arrangement of the attached to the pendulum masses 120 and 125 bolts 130 with the elastic members 135 in conjunction with the recess 140.
  • the movement may additionally be defined by one or more slotted guides 150.
  • each pendulum mass pair 1 15 with respect to the pendulum flange 1 10 is set such that a displacement or Verschwen- kung of a pendulum mass 1 15 about the axis of rotation 105 associated with a rotation of the pendulum mass 1 15 to another, parallel to the rotation axis 105 axis of rotation so that the lying in the circumferential direction, mutually opposite ends of the pendulum mass pair 1 15 occupy different radial distances from the axis of rotation 105.
  • Such an arrangement is called trapezoidal pendulum.
  • FIG. 2 shows a detail of the torsional vibration damper 100 from FIG. 1.
  • the elastic member 135 extends radially symmetrically about the bolt 130.
  • the circumferentially located ends of the pendulum masses 120 and 125 are formed so that only a predetermined fraction of the elastic member 135 protrudes beyond the boundary of the pendulum masses 120 and 125.
  • This projection of the elastic element taking into account a material, for example with respect to its tensile strength or yield strength, a required number of load cycles, which may be, for example, in the order of 300,000, a maximum expected energy when striking two pendulum masses 1 15 against each other in the range of 700 mJ, a geometry of the elastic element 135 or a combination thereof.
  • the supernatant amount to a maximum of 40% of the material thickness.
  • the material thickness corresponds to the depth of the elastic member 135 in the radial direction with respect to the bolt 130th
  • a contour of the pendulum masses 120 and 125 in the region of the elastic element 135 follows its contour at a distance which defines the above-described projection.
  • the final contour of the pendulum masses 120 and 125 describes the significant waveform in FIG.
  • FIG. 3 shows the detail of torsional vibration absorber 100 from FIG. 2 in a first position.
  • the view is as in Figure 1 parallel to the axis of rotation 105.
  • the elastic members 135 of the two pendulum mass pairs 1 15 shown in Figure 3 touch each other without the pendulum masses 120, 125 of the two pendulum masses 1 15 touching each other.
  • this position represents only one possible operating state of the torsional vibration damper 100, in other operating states the two ends can also have equal radial distances from the axis of rotation 105 taking.
  • FIG. 4 shows the detail of torsional vibration absorber 100 from FIG. 2 in a second position.
  • the ends of the pendulum mass pairs 1 15 in the circumferential direction about the rotation axis 105 have moved further toward each other, wherein the elastic members 135 have been compressed accordingly.
  • the compression of the elastic elements 135 finds its limit in the stop of the mutually facing ends of the pendulum masses 120 and 125 of the two adjacent pendulum mass pairs 125th
  • this limitation of the compression of the elastic elements 135 only occurs in the event of a collision of two adjacent pendulum mass pairs 125 by this stop of the pendulum masses 120 and 125 to each other. If a radial movement of a pendulum mass pair 125 is attenuated outwardly or inwardly by the elastic element 135 at a boundary of the recess 140, then no stop is provided which restricts the compression of the elastic element 135. In one embodiment, however, such a stop may be otherwise provided, such as through the slotted guides 150.

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Abstract

Ein Drehschwingungstilger (100) umfasst einen um eine Drehachse (105) drehbaren Pendelflansch (110) mit einer Aussparung (140) sowie zwei Pendelmassenpaare (115), die in Umfangsrichtung benachbart am Pendelflansch (110) verschiebbar angebracht sind, und ein elastisches Element (135) zur Bedämpfung eines gegenseitigen Anschlags benachbarter Pendelmassenpaare (115). Dabei umfassen die Pendelmassenpaare (115) jeweils zwei Pendelmassen (120, 125), die einander bezüglich des Pendelflanschs gegenüber liegen, und einen Bolzen (130), der durch die Aussparung (140) verläuft und die Pendelmassen (120, 125) axial miteinander verbindet. Im Bereich der Aussparung (140) ist an beiden Bolzen (130) jeweils ein elastisches Element (135) angebracht, das dazu eingerichtet ist, in Umfangsrichtung an das jeweils andere elastische Element (135) anzuschlagen.

Description

Drehschwingungstilger
Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungstilger, insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Um in einem Antriebsstrang ein Drehmoment beispielsweise von einem Antriebsmotor zu einem Getriebe zu übermitteln, wird ein Drehschwingungstilger verwendet. Der Drehschwingungstilger hat die Aufgabe, neben der Übertragung des Drehmoments etwaige Drehschwingungen (Torsionsschwingungen), die dem Drehmoment überlagert sein können, zu tilgen. Hierfür umfasst der Drehschwingungstilger einen Pendelflansch, an dem eine Pendelmasse verschiebbar angeordnet ist. Mittels einer Kulissenführung ist die Pendelmasse so am Pendelflansch geführt, dass sie sich bei einer Beschleunigung des Pendelflanschs um dessen Drehachse radial nach innen bewegt, wobei das Rotationsmoment des Drehschwingungstilgers verändert wird. In einer Weiterentwicklung ist die Pendelmasse ein Trapezpendel, welches bi- filar am Pendelflansch geführt ist. Zusätzlich zur Verschiebung gegenüber dem Pendelflansch vollführt hier die Pendelmasse eine Drehbewegung in der Drehebene des Pendelflanschs um eine eigene Achse, wodurch zusätzliche Energie gespeichert werden kann. Die Verschiebebewegung und die Drehbewegung der Pendelmasse können durch die Kulissenführung abschnittsweise oder vollständig miteinander gekoppelt sein.
Üblicherweise liegen mehrere Pendelmassen auf einem Umfang des Pendelflanschs nebeneinander. Um eine Ausdehnung und eine Beweglichkeit der Pendelmassen zu maximieren, sind die Pendelmassen und ihre Führungen so gewählt, dass eine Kollision benachbarter Pendelmassen möglich ist. Eine Kollision kann beispielsweise bei einer sehr geringen Drehzahl oder sehr starken Drehmomentschwankungen auftreten. Durch die Kollisionen kann ein Verschleiß der Pendelmassen gefördert sein und es können störende Geräusche entstehen. Um die Kollisionen abzumildern ist es möglich, elastische Elemente an den Pendelmassen anzubringen, so dass ein gegenseitiger Anschlag zweier Pendelmassen elastisch gedämpft stattfinden kann.
Um eine Lebenserwartung des elastischen Elements sicherstellen zu können, ist es allerdings erforderlich, eine maximale Kompressionsbelastung des elastischen Elements auf einen vorbestimmten Wert zu begrenzen. Hierzu kann ein Anschlag verwendet werden, der eine maxi- male Beweglichkeit der Pendelmasse bezüglich des Pendelflanschs einschränkt. In einer Ausführungsform wird die Pendelmasse mittels zweier Kulissenführungen am Pendelflansch geführt, wobei ein Kulissenstein der einen Kulissenführung mit einem elastischen Element ummantelt ist. Die andere Kulissenführung ist so bemessen, dass sie eine Bewegung der Pendelmasse bezüglich des Pendelflanschs begrenzt, wenn eine vorbestimmte Kompression des elastischen Elements an der anderen Kulissenführung erfolgt ist.
Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann die Pendelmasse jedoch nicht die vorgesehene, theoretische Bahn einhalten, sondern sich im Rahmen eines Spiels ihrer Führung am Pendelflansch frei bewegen. Bei diesen Bewegungen kann es zu einem ungewollten Anschlag zwischen den elastischen Elementen an den Stirnseiten der Pendelmassen kommen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Drehschwingungstilger der beschriebenen Art anzugeben, bei dem elastische Elemente zur Bedämpfung einer Kollision der Pendelmassen aneinander auch unter ungünstigen Bedingungen eine vorbestimmte Lebensdauer erreichen können.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Drehschwingungstilgers mit den Merkmalen von Anspruch 1 . Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Ein erfindungsgemäßer Drehschwingungstilger umfasst einen um eine Drehachse drehbaren Pendelflansch mit einer Aussparung, sowie zwei Pendelmassenpaare, die in Umfangsrichtung benachbart am Pendelflansch verschiebbar angebracht sind, und ein elastisches Element zur Bedämpfung eines gegenseitigen Anschlags benachbarter Pendelmassenpaare. Dabei umfassen die Pendelmassenpaare jeweils zwei Pendelmassen, die einander bezüglich des Pendelflanschs gegenüber liegen und einen Bolzen, der durch die Aussparung verläuft und die Pendelmassen axial miteinander verbindet. Im Bereich der Aussparung ist an beiden Bolzen jeweils ein elastisches Element angebracht, das dazu eingerichtet ist, in Umfangsrichtung an das jeweils andere elastische Element anzuschlagen.
Durch die Lage der elastischen Elemente an den Bolzen können die elastischen Elemente verdeckt und somit geschützt am Drehschwingungstilger angeordnet sein. Ein Dämpfungsweg bei einem Anschlag der beiden Pendelmassenpaare aneinander kann zwischen den beiden elastischen Elementen erfolgen und somit länger sein als ein Dämpfungsweg eines Anschlags eines der Pendelmassenpaare in radialer Richtung. Ein Energieabbau beim Anschlag kann so in verbesserter Weise in der Richtung erfolgen, in der die größte Kollisionsenergie zu erwarten ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ragt das elastische Element in Umfangsrichtung des Drehschwingungstilgers nur um einen vorbestimmten Bruchteil seiner Ausmaße über eine Begrenzung der Pendelmasse hervor, so dass eine Kompression der elastischen Elemente durch einen gegenseitigen Anschlag benachbarter Pendelmassen begrenzbar ist.
Die Begrenzung des Kompressionswegs der elastischen Elemente kann auf diese Weise unabhängig davon sichergestellt sein, ob die einander zugewandten Enden der Pendelmassenpaare unterschiedlich weit radial am Pendelflansch ausgelenkt sind. Die elastischen Elemente können so unter allen Betriebsbedingungen des Drehschwingungstilgers in ihrer Belastung auf ein vorbestimmtes Maß reduziert sein. Eine Lebenserwartung der elastischen Elemente kann so verlässlich bestimmt bzw. durch entsprechende Dimensionierung der elastischen Elemente zugesichert sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aussparung so bemessen, dass die elastischen Elemente auch gegen radiale Begrenzungen der Aussparung anschlagen können. So kann auch eine radiale Bewegung jedes Pendelmassenpaars bezüglich des Pendelflanschs im Bereich des durch die Aussparung vorgegebenen Endes der Bewegung durch das elastische E- lement gedämpft sein.
Die Pendelmassenpaare können bifilar am Pendelflansch geführt sein, so dass zusätzlich zur Verschiebung in der Drehebene auch eine Drehung um eine Achse des Pendelmassenpaars ermöglicht ist. Eine derartige Anordnung wird auch Trapezpendel genannt. Insbesondere in dieser Ausführungsform können die Pendelmassenpaare jeweils komplexen Bahnen folgen, von denen ein Abschnitt zwar selten eingenommen werden kann, die aber eine real durch die Pendelmassen eingenommene Kurve verbessert abbilden. Der beschriebene Schutz der elastischen Elemente gegen zu starke Kompression kann hier mit besonderem Vorteil ausgespielt werden.
In einer Ausführungsform sind die elastischen Elemente jeweils radialsymmetrisch zu den ihnen zugeordneten Bolzen angebracht. Die Bedämpfung eines Anschlags des Pendelmassenpaars bei seiner Bewegung bezüglich des Pendelflanschs kann so in alle möglichen Bewegungsrichtungen gelingen. Bevorzugterweise sind die elastischen Elemente jeweils drehbar bezüglich der Pendelmassen angeordnet. Ein Verschleiß bzw. eine Alterung des elastischen Elements durch Belastung kann so über den gesamten Umfang des elastischen Elements verteilt sein, so dass eine erhöhte Belastbarkeit bzw. verlängerte Lebensdauer des elastischen Elements erzielbar sein kann.
Eine Kontur der Pendelmassen im Bereich der elastischen Elemente kann jeweils einer Kontur des elastischen Elements folgen. Unter der oben genannten Bedingung, dass das elastische Element nur um einen vorbestimmten Betrag über den Umriss des Pendelmassenpaars hinausragt, kann das Pendelmassenpaar in seinen in Umfangsrichtung liegenden Endbereichen eine Form aufweisen, die gleichzeitig den Anschlag der elastischen Elemente sicherstellt und die Größe der Pendelmassenpaare maximiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Drehschwingungstilger wenigstens drei der beschriebenen Pendelmassenpaare, die jeweils benachbart am Pendelflansch verschiebbar angebracht sind, wobei jedes Pendelmassenpaar im Bereich jedes seiner zwei in Umfangsrichtung liegenden Enden einen Bolzen mit daran angebrachtem elastischen Element aufweist.
So können alle Enden der verwendeten Pendelmassenpaare durch die entsprechenden elastischen Elemente vor einer Kollision geschützt sein, während gleichzeitig die elastischen Elemente vor einer überstarken Kompression geschützt sind. Aufgrund der Massenverhältnisse an Trapezpendeln hat es sich als vorteilhaft erwiesen, genau drei Pendelmassenpaare auf einem Umfang um die Drehachse am Pendelflansch anzuordnen. Bevorzugterweise ist der über die Begrenzung der Pendelmasse hervorragende Bruchteil des elastischen Elements in Abhängigkeit eines Werkstoffs, einer projektierten Lastwechselzahl, einer erwarteten maximalen Kollisionsenergie oder einer Geometrie des elastischen Elements bemessen.
Vorzugsweise beträgt der über die Begrenzung der Pendelmasse hervor ragende Bruchteil des elastischen Elements ca. 40% seiner Material stärke. Mit diesem Wert konnte in Versuchen eine gute Haltbarkeit der elastischen Elemente beim Betrieb des Drehschwingungstilgers im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs nachgewiesen werden.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen: Figur 1 einen Drehschwingungstilger;
Figur 2 ein Detail des Drehschwingungstilgers aus Figur 1 ;
Figur 3 ein Detail aus Figur 2 in einer ersten Stellung; und
Figur 4 das Detail aus Figur 2 in einer zweiten Stellung darstellt.
Figur 1 zeigt einen Drehschwingungstilger 100 zum Einsatz in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Der Drehschwingungstilger 100 ist um eine Drehachse 105 drehbar gelagert und umfasst einen Pendelflansch 1 10 und drei Pendelmassenpaare 1 15, die auf einem Umfang um die Drehachse 105 am Pendelflansch 1 10 verteilt sind. Jedes Pendelmassenpaar 1 15 umfasst eine erste Pendelmasse 120 und eine zweite Pendelmasse 125, sowie einen Bolzen 130 und ein elastisches Element 135. Die Pendelmassen 120 und 125 liegen miteinander fluchtend auf unterschiedlichen axialen Seiten des Pendelflanschs 1 10, so dass der in Figur 1 hintere Pendelflansch 125 nicht sichtbar ist. Der Bolzen 130 verbindet die Pendelmassen 120 und 125 starr miteinander. Dabei ist der Bolzen 130 durch eine Aussparung 140 im Pendelflansch 1 10 geführt, die so bemessen ist, dass das Pendelmassenpaar 1 15 in der Drehebene um die Drehachse 105 am Pendelflansch 1 10 verschiebbar bleibt.
Das elastische Element 135 ist am Bolzen 130, bezogen auf die Drehachse 105 in axialer Richtung, zwischen den Pendelmassen 120 und 125 im Bereich der Aussparung 140 des Pendelflanschs 1 10 angebracht. Das elastische Element 135 kann insbesondere einen elastischen Kunststoff oder einen Gummi umfassen. In der dargestellten Ausführungsform umläuft das elastische Element 135 den Bolzen 130 um dessen Längsachse, die parallel zur Drehachse 105 verläuft. Zwischen dem elastischen Element 135 und dem Bolzen 130 kann eine Hülse oder ein Lager 145 angeordnet sein. Dadurch kann das elastische Element 135 drehbar bezüglich des Pendelmassenpaars 1 15 gelagert sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Drehbarkeit des elastischen Elements 135 auch dadurch hergestellt sein, dass der Bolzen 130 drehbar an den Pendelmassen 120 bzw. 125 befestigt ist.
Üblicherweise ist an jedem Pendelmassenpaar 1 15 an beiden in Umfangsrichtung um die Drehachse 105 liegenden Enden jeweils ein Bolzen 130 mit dem elastischen Element 135 an- gebracht. Die Verschiebbarkeit des Pendelmassenpaars 1 15 bezüglich des Pendelflanschs 1 10 kann durch die beschriebene Anordnung der an den Pendelmassen 120 und 125 befestigten Bolzen 130 mit den elastischen Elementen 135 im Zusammenspiel mit der Aussparung 140 definiert sein. Die Bewegung kann zusätzlich durch eine oder mehrere Kulissenführungen 150 festgelegt sein. Vorzugsweise ist die Beweglichkeit jedes Pendelmassenpaars 1 15 bezüglich des Pendelflanschs 1 10 derart festgelegt, dass eine Verschiebung bzw. Verschwen- kung eines Pendelmassenpaars 1 15 um die Drehachse 105 mit einer Verdrehung des Pendelmassenpaars 1 15 um eine andere, zur Drehachse 105 parallele Drehachse einhergeht, so dass die in Umfangsrichtung liegenden, einander entgegen gesetzten Enden des Pendelmassenpaars 1 15 unterschiedliche radiale Abstände zur Drehachse 105 einnehmen. Eine solche Anordnung wird Trapezpendel genannt.
Figur 2 zeigt ein Detail des Drehschwingungstilgers 100 aus Figur 1 . Das elastische Element 135 erstreckt sich radialsymmetrisch um den Bolzen 130. Dabei sind die in Umfangsrichtung liegenden Enden der Pendelmassen 120 und 125 so geformt, dass nur ein vorbestimmter Bruchteil des elastischen Elements 135 über die Begrenzung der Pendelmassen 120 und 125 hervorragt. Dieser Überstand des elastischen Elements kann unter der Berücksichtung eines Werkstoffs, beispielsweise bezüglich seiner Zugfestigkeit oder Dehngrenze, einer geforderten Lastwechselzahl, die beispielsweise in der Größenordnung von 300.000 liegen kann, einer maximalen zu erwartenden Energie beim Anschlagen zweier Pendelmassenpaare 1 15 gegeneinander, die im Bereich von 700 mJ liegen kann, einer Geometrie des elastischen Elements 135 oder einer Kombination daraus bestimmt sein. Wird beispielsweise als Werkstoff der Gummi HNDR90 verwendet, so kann für einen Drehschwingungstilger, der für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, der Überstand maximal 40% der Materialstärke betragen. In der dargestellten Ausführungsform entspricht die Material stärke der Tiefe des elastischen Elements 135 in radialer Richtung bezüglich des Bolzens 130.
Eine Kontur der Pendelmassen 120 und 125 im Bereich des elastischen Elements 135 folgt dessen Kontur in einem Abstand, der den beschriebenen Überstand definiert. Dadurch beschreibt die Endkontur der Pendelmassen 120 und 125 die in Figur 2 deutliche Wellenform.
Figur 3 zeigt das Detail des Drehschwingungstilgers 100 aus Figur 2 in einer ersten Stellung. Die Ansicht erfolgt wie in Figur 1 parallel zur Drehachse 105. Die elastischen Elemente 135 der beiden in Figur 3 dargestellten Pendelmassenpaare 1 15 berühren einander, ohne dass sich die Pendelmassen 120, 125 der beiden Pendelmassenpaare 1 15 gegenseitig berühren. Dabei liegen die beiden aufeinander zu weisenden Enden der Pendelmassenpaare 1 15 in unterschiedlichen radialen Abständen von der Drehachse 105. Diese Lage stellt jedoch nur einen möglichen Betriebszustand des Drehschwingungstilgers 100 dar, in anderen Betriebszu- ständen können die beiden Enden auch gleiche radiale Abstände zur Drehachse 105 einnehmen.
Figur 4 zeigt das Detail des Drehschwingungstilgers 100 aus Figur 2 in einer zweiten Stellung. Gegenüber der in Figur 3 gezeigten Stellung haben sich die Enden der Pendelmassenpaare 1 15 in Umfangsrichtung um die Drehachse 105 weiter aufeinander zu bewegt, wobei die elastischen Elemente 135 entsprechend komprimiert wurden. Die Kompression der elastischen Elemente 135 findet ihre Begrenzung im Anschlag der aufeinander zuweisenden Enden der Pendelmassen 120 bzw. 125 der beiden benachbarten Pendelmassenpaare 125.
Es ist zu beachten, dass durch diesen Anschlag der Pendelmassen 120 bzw. 125 aneinander die Begrenzung der Kompression der elastischen Elemente 135 nur im Fall einer Kollision zweier benachbarter Pendelmassenpaare 125 erfolgt. Wird eine radiale Bewegung eines Pendelmassenpaars 125 nach außen oder nach innen durch das elastische Element 135 an einer Begrenzung der Aussparung 140 bedämpft, so ist kein Anschlag vorgesehen, der die Kompression des elastischen Elements 135 beschränkt. In einer Ausführungsform kann ein derartiger Anschlag jedoch anderweitig, etwa durch die Kulissenführungen 150, bereitgestellt sein.
Bezuqszeichenliste
100 Drehschwingungstilger
105 Drehachse
1 10 Pendelflansch
115 Pendelmassenpaar
120 erste Pendelmasse
125 zweite Pendelmasse
130 Bolzen
135 elastisches Element
140 Aussparung
145 Hülse/Lager
150 Kulissenführung

Claims

Patentansprüche
Drehschwingungstilger (100), umfassend:
- einen um eine Drehachse (105) drehbaren Pendelflansch (1 10) mit einer Aussparung (140);
- zwei Pendelmassenpaare (1 15), die in Umfangsnchtung benachbart am Pendelflansch (1 10) verschiebbar angebracht sind;
- ein elastisches Element (135) zur Bedämpfung eines gegenseitigen Anschlags benachbarter Pendelmassenpaare (1 15),
- wobei die Pendelmassenpaare (1 15) jeweils folgendes umfassen:
- zwei Pendelmassen (120, 125), die einander bezüglich des Pendelflanschs (1 10) gegenüber liegen;
- einen Bolzen (130), der durch die Aussparung (140) verläuft und die Pendelmassen (120, 125) axial miteinander verbindet; dadurch gekennzeichnet, dass
- im Bereich der Aussparung (140) an beiden Bolzen (130) jeweils ein elastisches Element (135) angebracht ist, das dazu eingerichtet ist, in Umfangsnchtung an das jeweils andere elastische Element (135) anzuschlagen.
Drehschwingungstilger (100) nach Anspruch 1 , wobei das elastische Element (135) in Umfangsnchtung des Drehschwingungstilgers (100) nur um einen vorbestimmten Bruchteil seiner Ausmaße über eine Begrenzung der Pendelmassen (120, 125) hervorragt, so dass eine Kompression der elastischen Elemente (135) durch einen gegenseitigen Anschlag benachbarter Pendelmassen (120, 125) begrenzbar ist.
Drehschwingungstilger (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Aussparung (140) so bemessen ist, dass die elastischen Elemente (135) auch gegen radiale Begrenzungen der Aussparung (140) anschlagen können.
4. Drehschwingungstilger (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Pendelmassenpaare (1 15) bifilar am Pendelflansch (1 10) geführt sind, so dass zusätzlich zur Verschiebung in der Drehebene auch eine Drehung um eine Achse (105) des Pendelmassenpaars (1 15) ermöglicht ist.
5. Drehschwingungstilger (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die e- lastischen Elemente (135) jeweils radialsymmetrisch zu den Bolzen (135) angebracht sind.
6. Drehschwingungstilger (100) nach Anspruch 5, wobei die elastischen Elemente (135) jeweils drehbar bezüglich der Pendelmassen (120, 125) angeordnet sind.
7. Drehschwingungstilger (100) nach Anspruch 5 oder 6, wobei eine Kontur der Pendelmassen (120, 125) im Bereich der elastischen Elemente (135) jeweils einer Kontur des elastischen Elements (135) folgt.
8. Drehschwingungstilger (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei wenigstens drei Pendelmassenpaare (1 15) benachbart am Pendelflansch (1 10) verschiebbar angebracht sind und jedes Pendelmassenpaar (1 15) im Bereich jedes seiner zwei in Umfangsrichtung liegenden Enden einen Bolzen (130) mit daran angebrachtem elastischen Element (135) aufweist.
9. Drehschwingungstilger (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der ü- ber die Begrenzung der Pendelmasse (120, 125) hervor ragende Bruchteil des elastischen Elements (135) in Abhängigkeit eines Werkstoffs, einer projektierten Lastwechselzahl, einer erwarteten maximalen Kollisionsenergie oder einer Geometrie des elastischen Elements (135) bemessen ist.
10. Drehschwingungstilger (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der ü- ber die Begrenzung der Pendelmasse (120, 125) hervor ragende Bruchteil des elastischen Elements (135) ca. 40% seiner Materialstärke beträgt.
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