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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung,
wie sie beispielsweise im Antriebsstrang eines Fahrzeugs eingesetzt
werden kann, um im Drehmomentübertragungsweg
zwischen einem Antriebsaggregat und angetriebenen Rädern im
Antriebsstrang entstehende bzw. vorhandene Drehmomentschwankungen
zu dämpfen.
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Es
ist bekannt, derartige Torsionsschwingungsdämpferanordnungen nach Art so
genannter Gasfeder-Zweimassenschwungräder auszugestalten. Dabei sind
die Primärseite
und die Sekundärseite
einer derartigen Anordnung gegen die Wirkung einer Dämfperfluidanordnung
drehbar. Diese Dämpferfluidanordnung
umfasst in wenigstens einer Verdrängungskammer ein erstes Dämpferfluid,
das im Wesentlichen nicht komprimierbar ist. Bei Relativdrehung
zwischen der Primärseite
und der Sekundärseite
wird das Volumen der wenigstens einen Verdrängungskammer verändert, insbesondere
verringert, mit der Folge, dass erstes Dämpferfluid aus dieser verdrängt wird
und ein zweites, stärker
komprimierbares Dämpferfluid
belastet. Dieses zweite Dämpferfluid,
das beispielsweise Luft oder ein anderes Gas sein kann, verringert
bei der Kompression sein Volumen und ermöglicht somit unter Erzeugung
einer Rückstellkraft
die Relativdrehung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite.
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Da
bei derartigen Anordnungen das zweite Dämpferfluid in der dieses aufnehmenden
Ausgleichskammer im Allgemeinen unter einem Druck gehalten wird,
der größer als
der Umgebungsdruck ist, wird zwischen der Primärseite und der Sekundärseite eine
Vorspannung erzeugt, welche ausgehend von einer Neutral-Relativdrehlage
erst überwunden werden
muss, um eine Relativdrehung zu erzwingen. Dies bedeutet, dass vor
allem bei vergleichs weise kleinen Drehungleichförmigkeiten, die insbesondere im
Leerlaufzustand oder bei niedriger Last auftreten können, eine
derartige Torsionsschwingungsdämpferanordnung
nicht wirksam ist. Auch bestehen zwischen den verschiedenen bezüglich einander
drehbaren, jedoch über
Dichtungsanordnungen in Wechselwirkung stehenden Baugruppen Reibmomente, die
ebenfalls überwunden
werden müssen,
um eine Relativdrehung zu erzeugen. Dies hat zur Folge, dass in
verschiedenen Betriebszuständen
derartige mit Dämpferfluidanordnungen
wirksame Torsionsschwingungsdämpferanordnungen
oftmals eine nicht zufriedenstellende Entkopplungsqualität erzeugen können.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung bereitzustellen,
welche unter Miteinbeziehung der Dämpfungscharakteristik einer
Dämpferfluidanordnung
eine verbesserte Entkopplungsqualität bereitstellt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung, umfassend
eine erste Torsionsschwingungsdämpfereinheit
mit einer Primärseite
und einer gegen die Wirkung einer Dämpferfluidanordnung um eine
Drehachse bezüglich
der Primärseite
drehbare Sekundärseite,
wobei die Dämpferfluidanordnung
in wenigstens einer Verdrängungskammer
ein erstes Dämpferfluid
mit geringerer Kompressibilität
und in wenigstens einer Ausgleichskammer ein zweites Dämpferfluid
mit höherer
Kompressibilität
aufweist, wobei bei durch Drehung der Primärseite bezüglich der Sekundärseite ausgelöster Verringerung
des Volumens der wenigstens einen Verdrängungskammer und dabei Verdrängung von
erstem Fluid aus dieser das zweite Dämpferfluid in wenigstens einer
Ausgleichskammer komprimiert wird, eine zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit
mit einer Primärseite
und einer gegen die Wirkung wenigstens eines elastisch verformbaren
Dämpferelements
um die Drehachse bezüglich der
Primärseite
drehbaren Sekundärseite,
wobei die erste Torsionsschwingungsdämpfereinheit und die zweite
Torsions schwingungsdämpfereinheit
zur Drehmomentübertragung
seriell gekoppelt sind.
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Bei
der erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpferanordnung
sind also zwei Torsionsschwingungsdämpfereinheiten grundsätzlich verschiedener
Bauart kombiniert. Die erste Torsionsschwingungsdämpfereinheit
ist nach Art eines Gasfeder-Zweimassenschwungrads aufgebaut, während die
zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit
im Wesentlichen nach Art eines herkömmlichen Zweimassenschwungrads
aufgebaut ist, bei welchem die Relativdrehbarkeit der Primärseite bezüglich der
Sekundärseite
durch die elastische Verformung eines oder mehrerer Bauteile gewährleistet
ist. Die beiden Torsionsschwingungsdämpfereinheiten wirken seriell,
so dass insbesondere dann, wenn die erste Torsionsschwingungsdämpfereinheit
auf Grund der vorangehend erläuterten
Umstände
noch nicht zur Schwingungsdämpfung
wirksam sein kann, deren Primärseite
und Sekundärseite
sich also nicht bezüglich
einander drehen können,
die zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit
wirksam sein kann, beispielsweise nach Art eines Leerlaufdämpfers,
um insbesondere im Bereich kleinerer Drehzahlen und/oder kleiner
Lasten auch für
eine Entkopplung sorgen zu können.
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Dabei
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Primärseite von
einer der Torsionsschwingungsdämpfereinheiten
mit der Sekundärseite
der anderen Torsionsschwingungsdämpfereinheit
gekoppelt ist.
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Eine
erste Ausgestaltungsvariante kann so aufgebaut sein, dass die Primärseite der
zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
zur Kopplung mit einem Antriebsorgan ausgebildet ist und die Sekundärseite der
ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
mit einer Trenn/Anfahr-Einheit gekoppelt oder zu koppeln ist. Dies
bedeutet, dass im Drehmomentenfluss von einem Antriebsaggregat die
zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit
vor der ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit liegt. Dies hat
zur Folge, dass die erste Torsionsschwingungsdämpfereinheit zur sekundärseitigen
Masse der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit beiträgt. Weiterhin wird
der Vorteil einer verbesserten Taumelentkopplung zwischen dem Antriebsorgan
und den folgenden Komponenten erhalten.
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Bei
einer alternativen Ausgestaltungsvariante wird vorgeschlagen, dass
die Primärseite
der ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
zur Kopplung mit einem Antriebsorgan ausgebildet ist und die Sekundärseite der
ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
mit der Primärseite
der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
gekoppelt ist. Dies bedeutet, dass im Drehmomentenfluss von dem
Antriebsaggregat bzw. einem Antriebsorgan die zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit
nach der ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit liegt. Hier trägt also
die erste Torsionsschwingungsdämpfereinheit zur
primärseitigen
Masse der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit bei.
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Um
in einfacher Weise eine stabile Drehkopplung zwischen den beiden
Torsionsschwingungsdämpfereinheiten
realisieren zu können,
wird vorgeschlagen, dass die Primärseite der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
mit der Sekundärseite
der ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit vermittels
Axialverzahnungsformationen in Drehkopplungseingriff steht. Hierzu
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Primärseite der
zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
ein mit einem primärseitigen
Dämpferelementenabstützelement fest
verbundenes und eine Axialverzahnungsformation bereitstellendes
Nabenelement aufweist.
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Um
das Drehmoment von der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
weiterleiten zu können,
wird vorgeschlagen, dass die Sekundärseite der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
ein mit dem Eingangsbereich einer Trenn/Anfahr-Einheit gekoppeltes
sekundärseitiges
Dämpferelementenabstützelement
umfasst. Dabei kann dann weiterhin eine Überlastung der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
vermieden werden, wenn das Nabenelement und der Eingangsbereich
zur Drehwinkelbegrenzung zwischen Primärseite und Sekundärseite der
zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
zusammenwirken.
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Das
wenigstens eine Dämpferelement
kann beispielsweise wenigstens ein Schraubenfederelement umfassen,
dessen Endbereiche bezüglich
der Primärseite
und der Sekundärseite
abstützbar
sind. Dieses wenigstens eine Schraubenfederelement kann dann beispielsweise
in Umfangsrichtung bzw. im Wesentlichen tangential orientiert sein,
kann jedoch auch radial angeordnet sein.
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Um
die Reibmomente in der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
möglichst
gering zu halten, wird weiter vorgeschlagen, dass die Sekundärseite der
zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
bezüglich
der Primärseite
der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
radial innerhalb des wenigstens einen Dämpferelements axial oder/und radial
abgestützt
ist.
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Weiter
kann vorgesehen sein, dass die Sekundärseite der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
bezüglich
der Primärseite
der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
im Bereich einer Neutral-Relativdrehlage ein Drehbewegungsspiel
im Wesentlichen ohne Wirksamkeit des wenigstens einen Dämpferelements
aufweist.
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Um
dafür zu
sorgen, dass die erste Torsionsschwingungsdämpfereinheit in beiden Relativdrehrichtungen
wirksam sein kann, wird vorgeschlagen, dass die erste Torsionsschwingungsdämpfereinheit wenigstens
eine erste Verdrängungskammer
umfasst, deren Volumen bei Drehung der Primärseite bezüglich der Sekundärseite der
ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
in einer ersten Relativdrehrichtung verringert wird, und wenigstens
eine zweite Verdrängungskammer
umfasst, deren Volumen bei Drehung der Primärseite bezüglich der Sekundärseite der
ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
in einer zweiten Relativdrehrichtung verringert wird.
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Die
wenigstens eine Ausgleichskammer kann an der Primärseite der
ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
vorgesehen sein, und die Sekundärseite
der ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
kann einen rotierenden Bereich einer Drehdurchführung umfassen.
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Wie
bereits vorangehend dargelegt, kann das zweite Dämpferffluid in der wenigstens
einen Ausgleichskammer mit über
dem Umgebungsdruck liegendem Druck enthalten sein, um definierte
Betriebszustände
bereitstellen zu können.
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Die
zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit
kann ein geringeres Anschlagsmoment aufweisen, als die erste Torsionsschwingungsdämpfereinheit.
Dies hat zur Folge, dass bei geringeren Lasten zunächst beide
Torsionsschwingungsdämpfereinheiten
wirksam sind. Wird ein bestimmtes Grenzmoment, nämlich das Anschlagsmoment der
zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
erreicht, ist diese nicht mehr weiter elastisch wirksam, so dass
ansteigende Drehmomente dann primär durch die durch Fluidkompression
bewirkte Elastizität
der ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit
aufgenommen werden können.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Antriebssystem mit einem
Antriebsaggregat und einer damit zur Drehmomentübertragung gekoppelten Torsionsschwingungsdämpferanordnung
erfindungsgemäßer Bauart.
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Bei
diesem Antriebssystem ist vorzugsweise die zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit
so ausgelegt, dass eine Resonanzdrehzahl unter der Leerlaufdrehzahl
des Antriebsaggregats liegt, so dass das System grundsätzlich im
Rotationsbetrieb überkritisch
arbeitet und die Gefahr von Resonanzanregungen praktisch ausgeschlossen
werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen detailliert beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Längsschnittansicht
einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung;
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2 den über der
Drehachse liegenden Teil der in 1 gezeigten
Anordnung vergrößert,
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3 eine
vergrößerte Detailansicht
der 2, welche eine zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit
zeigt,
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4 ein
Diagramm, welches das übertragene
Drehmoment in Abhängigkeit
vom Verdrehwinkel zwischen Primärseite
und Sekundärseite
bei einem Gasfeder-Zweimassenschwungrad zeigt;
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5 ein
der 4 entsprechendes Diagramm bei einer erfindungsgemäß aufgebauten
Anordnung,
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6 eine
der 3 entsprechende Detailansicht einer alternativen
Bauart der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit.
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Die 1 und 2 zeigen
den Gesamtaufbau einer erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10.
Diese umfasst zwei Torsionsschwingungsdämpfereinheiten 12, 14 im
Drehmomentübertragungsweg
zwischen einer Antriebswelle 16, beispielsweise einer Kurbelwelle
einer Brennkraftmaschine, und einer Abtriebswelle 18, beispielsweise
einer Getriebeeingangswelle. Die erste Torsionsschwingungsdämpfereinheit 12 ist
nach Art eines Gasfeder-Zweimassenschwungrades aufgebaut, überträgt also
ein Drehmoment unter der Wirkcharakteristik einer Dämpferfluidanordnung.
Die zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 ist
nach Art eines herkömmlichen
Zweimassenschwungrads aufgebaut, bei welchem ein Drehmoment über elastisch verformbare
Dämpferelemente übertragen
wird.
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Die
erste Torsionsschwingungsdämpfereinheit 12 umfasst
eine Primärseite 20,
welche über
eine Flexplattenanordnung 22 o. dgl. mit der Antriebswelle 16 zur
gemeinsamen Drehung um die Drehachse A gekoppelt bzw. koppelbar
ist. Diese Primärseite 20 wiederum
umfasst eine erste Verdrängungskammerbaugruppe 24,
die mit zwei Stirnwänden 26, 28 und einer
Außenumfangswand 30 eine
Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Verdrängungskammern 32 axial
und nach radial außen
begrenzt. An der Außenseite
der Außenumfangswand 30 ist
eine bezüglich
der Achse A sternförmige
Anordnung von Ausgleichszylindern 34 vorgesehen, in welchen
jeweils eine Ausgleichskammer 36 gebildet ist. Die Zuordnung
kann derart sein, dass jeder Verdrängungskammer 32 eine
Ausgleichskammer 36 zugeordnet ist, oder dass einer Verdrängungskammer 32 mehrere
Ausgleichskammern 36 zugeordnet sind, oder dass eine Ausgleichskammer 36 mit
mehreren Verdrängungskammern 32 zusammenwirkt. Diese
Zusammenwirkung erfolgt über
eine in Zuordnung zu jeder Verdrängungskammer 32, 33 vorgesehenen
Durchgangsöffnung 38 in
der Außenumfangswand 30 sowie
eine in Umfangsrichtung entlang der Außenumfangswand 28 sich
erstreckende Verbindungskammer 40. Ein jeweiliger in dem
Ausgleichszylinder 34 bewegbarer Trennkolben 42 trennt
das in der bzw. den Verdrängungskammern 32 enthaltene erste
Dämpferfluid,
das im Wesentlichen nicht kompressibel ist und beispielsweise Öl sein kann,
von dem in der zugeordneten Ausgleichskammer 36 enthaltenen
zweiten Dämpferfluid,
das kompressibel ist, beispielsweise Luft oder ein anderes Gas sein
kann.
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Eine
Sekundärseite 44 der
ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 12 umfasst
eine zweite Verdrängungskammerbaugruppe 46,
welche über ein
Lager 48 an der ersten Verdrängungskammerbaugruppe 24 drehbar
gelagert ist. Die zweite Verdrängungskammerbaugruppe 46 begrenzt
die Verdrängungskammern 32 nach
radial innen und ist über entsprechende
Dichtungsanordnungen bezüglich den
Seitenwänden 26, 28 fluiddicht
geführt.
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Um
die Verdrängungskammern 32, 33 in Umfangsrichtung
zu begrenzen, sind an den beiden Verdrängungskammerbaugruppen 24 bzw. 46 jeweils radial
auf die andere Verdrängungskammerbaugruppe
zu sich erstreckende Umfangsbegrenzungsvorsprünge vorgesehen, so dass jede
Verdrängungskammer 32 durch
einen Umfangsbegrenzungsvorsprung der primärseitigen ersten Verdrängungskammerbaugruppe 24 begrenzt
ist und einen Umfangsbegrenzungsvorsprung der sekundärseitigen
zweiten Verdrängungskammerbaugruppe 46 begrenzt
ist. Bei Relativdrehung der Primärseite 20 bezüglich der
Sekundärseite 44 in
einer ersten Relativdrehrichtung wird beispielsweise das Volumen
der in der 1 oben liegenden Verdrängungskammer 32 verringert, so
dass erstes Dämpferfluid
aus dieser in die zugeordnete Verbindungskammer 40 verdrängt wird
und das zweite Dämpferfluid
in einer oder mehreren Ausgleichskammern 36 komprimiert
wird, während
entsprechend das Volumen einer anderen Verdrängungskammer zunimmt. Bei Relativdrehung
in der entgegengesetzten Relativdrehrichtung wird dann das Volumen
der anderen Verdrängungskammer
verringert, so dass das aus dieser verdrängte erste Dämpferfluid
zweites Dämpferfluid
in zugeordneten Ausgleichskammern 36 belastet. Es sei darauf
hingewiesen, dass selbstverständlich
die beiden Verdrängungskammerbaugruppen 24, 46 eine
Mehrzahl, beispielsweise vier in Umfangsrichtung aufeinander folgende
Verdrängungskammern
begrenzen können, von
welchen jeweils zwei parallel wirken, also gleichzeitig in ihrem
Volumen verringert bzw. vergrößert werden.
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Zur
Einstellung der Dämpfungscharakteristik bzw.
der Druckverhältnisse
des ersten Dämpferfluids in
den Verdrängungskammern 32 kann
diesen über in
den 1 und 2 erkennbare Kanäle 48, 50 erstes
Dämpferfluid
zugeführt
bzw. von diesen abgezogen werden. Hierzu dient weiterhin eine allgemein mit 52 bezeichnete
Drehdurchführung,
deren rotierender Teil 54 in Verbindung ist mit der zweiten
Verdrängungskammerbaugruppe 46,
und deren nicht rotierender Teil 56, in Verbindung mit
einer Druckfluidquelle für
erstes Dämpferfluid
bzw. einem Reservoir ist. Durch hier nicht dargestellte Ventilanordnungen kann
dafür gesorgt
werden, dass in den verschiedenen Verdrängungskammern 32 der
Fluiddruck des ersten Dämpferfluids
erhöht
bzw. verringert wird, so dass auf diese Art und Weise die Dämpfungscharakteristik
beeinflusst werden kann, da auch der Vorspanndruck, welchen das
erste Dämpferfluid
auf die Trennkolben 42 ausübt, und welche auf das grundsätzlich unter Überdruck
bezüglich
der Umgebung gehaltene zweite Dämpferfluid
in den Ausgleichskammern 36 einwirkt, veränderbar
ist.
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Axial
anschließend
an die Drehdurchführung 52 bzw.
deren rotierenden Teil 54 ist die zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 vorgesehen.
Diese ist in 3 vergrößert dargestellt. Auch die
zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 umfasst
eine Primärseite 58,
welche, wie im Folgenden beschrieben, an die Sekundärseite 44 der
ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 12 angekoppelt
ist, und umfasst eine Sekundärseite 60,
welche das Drehmoment weitergibt an eine in den 1 bis 3 erkennbare
Reibungskupplung 62, welche hier als Beispiel für eine Trenn/Anfahr-Einheit
vorgesehen ist.
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Die
zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 umfasst
eine Mehrzahl von als Schraubendruckfedern ausgebildeten Dämpferelementen 64, die
im dargestellten Beispiel im Wesentlichen in Umfangsrichtung sich
erstreckend angeordnet sind und das Drehmoment zwischen der Primärseite 58 und der
Sekundärseite 60 übertragen.
Die Primärseite 58 umfasst
ein beispielsweise als Blechteil ausgebildetes Dämpferelementenabstützelement 66,
das für
jedes Dämpferelement 64 an
dessen Umfangsendbereichen Abstützbereiche
bereitstellt. Die Sekundärseite 60 umfasst
ein beispielsweise ebenfalls als Blechteil ausgebildetes zweites
Dämpferelementenabstützelement 68,
das ebenfalls Abstützbereiche zur
Zusammenwirkung mit den Umfangsendbereichen der Dämpferelemente 64 bereitstellt.
Beispielsweise kann, wie dies in 3 erkennbar
ist, das erste Dämpferelementenabstützelement 66 dort,
wo es mit den Dämpferelementen 64 zusammenwirkt,
im Wesentlichen U-förmig
ausgebildet sein und die Dämpferelemente 64 in
deren Umfangsrichtung bereichsweise übergreifen, während das
zweite Dämpferelementenabstützelement 68 in
diese U-Kontur eingreift. Auf diese Art und Weise kann in den Endbereichen
der Dämpferlemente 64 eine
im Wesentlichen gleichmäßige Belastung
bei Drehmomentübertragung
erreicht werden.
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Das
erste Dämpferelementenabstützelement 66 ist
mit einem ringartigen Nabenelement 70 beispielsweise durch
Verstemmung fest verbunden. Dieses Nabenelement 70 weist
eine Axialverzahnungsformation 72 auf, die mit einer entsprechenden Axialverzahnungsformation 74 am
rotierenden Teil 54 der Drehdurchführung durch axiales Heranführen in
Kämmeingriff
gehalten ist, so dass eine Drehkopplung zwischen der Primärseite 58 der
zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 und
der Sekundärseite 44 der
ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 12 realisiert
ist. Ein hülsenartiges
Spannelement 76 übergreift
dabei mit einem nach radial außen greifenden
Flanschbereich 78 das Nabenelement 70 an seiner
von der Drehdurchführung 52 abgewandten
Seite und ist durch einen zentral dieses durchgreifenden Schraubbolzen 80 mit
dem rotierenden Teil 54 fest verspannt. In dem Spannelement 78 kann ein
Stützlager 82 für den axialen
Endbereich der als Abtriebsorgan wirksamen Getriebeeingangswelle 18 vorgesehen
sein.
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Das
zweite, sekundärseitige
Dämpferelementenabstützelement 68 ist
durch eine Mehrzahl von Nietbolzen 84 an einer als Schwungmasse
auch wirksamen Widerlagerplatte 86 der Reibungskupplung 62 festgelegt,
und zwar an der von der Drehdurchführung 52 abgewandten
Seite dieser Widerlagerplatte 86. Mit seinen mit den Dämpferelementen 64 zusammenwirkenden
Armabschnitten 88 durchgreift es Öffnungen 90 in der
Widerlagerplatte 86. Radial innen weist die Widerlagerplatte 86 eine
Verzahnungsformation 92 auf, welche mit Drehbewegungsspiel
in Kämmeingriff
steht mit einer Verzahnungsformation 94 am Nabenelement 70.
Auf diese Art und Weise ist eine Drehwinkelbegrenzung für die zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 realisiert.
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Um
die Primärseite 58 und
die Sekundärseite 60 der
zweiten Torsions schwingungsdämpfereinheit 14 axial
bzw. auch radial bezüglich
einander abzustützen,
sind ein ringscheibenartiges erstes Abstützelement 96 und ein
im Wesentlichen zylindrisches zweites Abstützelement vorgesehen. Diese sind
zwischen dem radial inneren Bereich des zweiten Dämpferelementenabstützelements 68 und
dem Spannelement 76 angeordnet, stehen somit mit diesen
beiden Bauteilen in Reibanlage. Die Abstützelemente 96, 98 sollten
hinsichtlich der damit zusammenwirkenden Bauteile einen möglichst
geringen Reibwert aufweisen und verschleißfest sein. Beispielsweise
können
sie aus gewalztem Blech aufgebaut sein. Eine entsprechende Oberflächenqualität kann dann
auch am Flanschbereich 78 des Spannelements 76 vorgesehen
sein. Das Abstützelement 98 ist
zentriert durch das Abstützelement 96 und
das Spannelement 76 und ist radial innen übergriffen
von einem axial abgebogenen Endbereich 100 des zweiten
Dämpferelementenabstützelements 68.
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Man
erkennt, dass bei dieser Ausgestaltung die axiale und radiale Abstützung radial
innerhalb der Dämpferelemente 64 auf
sehr kleinem Durchmesser erfolgt. Dies führt zu vergleichsweise geringen
Reibmomenten und mithin einer vergleichsweise geringen Beeinträchtigung
der Entkopplungsqualität
der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14. Dies
ist insbesondere daher von Bedeutung, da bei Betätigung der Reibungskupplung 62 durch
Einleitung einer axial gerichteten Ausrückkraft diese Kraft in der
Widerlagerplatte 86 aufgenommen und somit axial auch über das
Abstützelement 96 abgestützt wird.
Die Ausgestaltung mit möglichst
geringen Reibkoeffizienten und auf kleinem Radius hat dann zur Folge,
dass bei teilweise ausgerückter
bzw. ausgerückt
gehaltener Reibungskupplung 62 weiterhin eine entsprechende
Entkopplungsgüte
der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 gewährleistet sein
kann. Um im Ausrückzustand
Probleme durch eine starke axiale Belastung zu vermeiden, kann vorzugsweise
das Betätigungssystem
der Reibungskupplung 62 so ausgebildet sein, dass es in
diese Reibungskupplung 62 integriert ist und mithin Betätigungskräfte vollständig innerhalb
der Kupplung 62 aufgenommen werden und nicht axial in den
Antriebsstrang weitergeleitet werden.
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Grundsätzlich kann
der Aufbau vereinfacht werden, wenn die beiden Abstützelemente 96, 98 als integrales
Bauteil, also einer Abstützbuchse
mit im Wesentlichen L-förmigem
Querschnitt bereitgestellt werden. Weiter sei darauf hingewiesen,
dass auch andere Arten der Lagerung, beispielsweise Wälzlager
bzw. Konuslager möglich
sind. Weiterhin kann die Reibungskupplung 64 eigenständig auf
einer beispielsweise zur Getriebeeingangswelle 18 koaxial angeordneten
und am Getriebe fest montierten Hülse getragen bzw. gelagert
sein, so dass eine Belastung der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 im
Wesentlichen nur noch in axialer Richtung auftritt, nämlich dann,
wenn Betätigungskräfte abzustützen sind.
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Hinsichtlich
einer einfachen Montage ist es vorteilhaft, die zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit
als vormontierte Baugruppe mit der Reibungskupplung 62 bereitzustellen.
Insbesondere kann hier eine Vormontage mit der als Schwungmasse
auch wirksamen Widerlagerplatte 86 erfolgen. Diese vormontierte
Baugruppe umfasst dann in dem in 3 dargestellten
Beispiel auch das Nabenelement 70 und das Spannelement 76 mit
dem darin eingesetzten Schraubbolzen 80 und auch dem Stützlager 82.
Diese Baugruppe kann dann einfach an den rotierenden Teil 54 der
Drehdurchführung 52 herangeführt und
daran festgeschraubt werden.
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Es
sei hier darauf hingewiesen, dass die Montage in der dargestellten
Weise besonders vorteilhaft und einfach zu realisieren ist. Grundsätzlich ist
es auch denkbar, das Spannelement 76 und das Nabenelement 70 als
ein einheitliches Bauteil zu realisieren bzw. die Verbindung mit
dem rotierenden Teil 54 der Drehdurchführung 52 durch Vernietung
zu realisieren.
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Die 4 und 5 zeigen
jeweils das über eine
Torsionsschwingungsdämpferanordnung übertragene
Drehmoment, in Abhängigkeit
vom Verdrehwinkel. Die 4 repräsentiert dabei den Fall, dass die
Torsionsschwingungs dämpferanordnung
lediglich die erste Torsionsschwingungsdämpfereinheit, also ein Gasfeder-Zweimassenschwungrad,
umfasst. Man erkennt in der Neutral-Relativdrehlage, also beim Verdrehwinkel
0, ein Vorspannmoment V, das bei zu übertragenden Drehmomenten erst überwunden
werden muss, um eine Relativdrehung zu erzwingen. In dem in der 5 dargestellten
Fall einer erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpferanordnung,
in welcher die Charakteristiken der beiden Torsionsschwingungsdämpfereinheiten überlagert sind,
wird insbesondere im Bereich kleiner Drehmomente bzw. auch kleiner
Relativdrehwinkel die deutlich weniger durch Reibeinflüsse und
beeinträchtigte Charakteristik
der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 spürbar. Hier
ist es möglich,
im Wesentlichen ohne Vorspannmoment zu arbeiten, so dass zunächst ein
näherungsweise
linearer Anstieg des übertragenen
Drehmoments, ausgehend von einem Drehmomentenwert 0, erkennbar ist,
bis dann erst bei einem größeren Relativdrehwinkel
die Charakteristik der ersten Torsionsschwingungsdämpferanordnung
spürbar
wird. Dabei kann weiter noch vorgesehen sein, dass die zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 mit
einem gewissen Totgang bzw. Bewegungsspiel zwischen der Primärseite 58 und der
Sekundärseite 60 ausgebildet
ist, so dass insbesondere in der Neutral-Relativdrehlage im Bereich kleiner
Drehwinkel eine im Wesentlichen freie Drehbarkeit gewährleistet
ist.
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Man
erkennt in der 5 einen Knick in der Kennlinie
bei einem Verdrehwinkel An. Bei diesem Verdrehwinkel liegt ein zu übertragendes
Drehmoment MAn, welches dem Anschlagsmoment
der zweiten Torsionsschwingungsdämpferanordnung
entspricht. Bis zum Erreichen dieses Anschlagswinkels An sind also
beide Torsionsschwingungsdämpfereinheiten 14, 16 parallel
wirksam. Bei Erreichen dieses Relativdrehwinkels zwischen der Primärseite der
ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 12 und
der Sekundärseite
der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 geht
die zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit
auf Anschlag, ist also nicht mehr weiter elastisch wirksam. Im weiteren
Verdrehwinkelbereich entspricht dann der Kennli nienverlauf demjenigen,
der durch die erste Torsionsschwingungsdämpfereinheit 12 bereitgestellt
wird.
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Bei
der in den Figuren dargestellten Ausgestaltungsform besteht der
elementare Vorteil, dass einerseits durch das Bereitstellen einer
Reibungskupplung an der Sekundärseite
der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 dort
eine vergleichsweise große
sekundärseitige
Masse vorhanden ist, gleichzeitig jedoch durch das Bereitstellen
der ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 12 an
der Primärseite
der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 auch
dort in Verbindung mit der Antriebswelle 16 eine vergleichsweise
große
Masse vorhanden ist, was zu einer Beruhigung der Rotation insbesondere
im Bereich der Antriebswelle 16 und mithin auch für durch
diese möglicherweise
anzutreibende Riementriebe bzw. Nebenaggregate führt.
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Eine
alternative Ausgestatungsform der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 ist
in 6 gezeigt. Diese ist mit zwei Deckscheibenelementen 102, 104 ausgebildet,
die radial innen beispielsweise über
Verzahnungsformationen drehfest angekoppelt sind an ein antriebsseitiges
Element, beispielsweise den rotierenden Teil 54 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung
oder ein damit zu verbindendes Nabenelement. Radial weiter außen sind
die beiden Deckscheibenelemente 102, 104 durch
Nietbolzen 106 miteinander fest verbunden. Ein Zentralscheibenelement 108 liegt
zwischen den beiden Deckscheibenelementen 106. Radial innen kann
dieses Zentralscheibenelement 108 mit der radial außen am Nabenelement
oder dem rotierenden Teil 54 vorgesehenen Verzahnung in
mit Bewegungsspiel behaftetem Kämmeingriff
stehen, um auf diese Art und Weise eine Drehwinkelbegrenzung zu
realisieren. Diese Funktionalität
kann alternativ oder zusätzlich
auch durch die in den entsprechenden Umfangsaussparungen des Zentralscheibenelements 108 sich
erstreckenden Nitebolzen 106 erfolgen.
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Wie
dies bei herkömmlichen
Zweimassenschwungrädern
oder auch in Kupplungsscheiben vorgesehenen Schwingungsdämpfern der
Fall ist, weisen die Deckscheibenelement 102, 104 und
das Zentralscheibenelement jeweilige Federfenster auf, in welchen
die in Umfangsrichtung im Wesentlichen sich erstreckenden Dämpferelemente 64,
auch hier ausgebildet als Schraubendruckfedern, angeordnet und auch
in Umfangsrichtung abgestützt
sind. Zwischen den im Wesentlichen die Primärseite 58 bereitstellenden
Deckscheibenelementen 102, 104 und dem im Wesentlichen
die Sekundärseite 60 bereitstellenden
Zentralscheibenelement 108, das beispielsweise an die Widerlagerplatte 86 angebunden werden
kann, kann weiterhin eine Reibeinrichtung 110 wirken, um
definierte Grundreibverhältnisse
bereitzustellen.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass bei der erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpferanordnung
verschiedenste Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Prinzip der
vorliegenden Erfindung abzuweichen. So kann beispielsweise die zweite
Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 im Drehmomentenfluss
auch vor der ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 12 angeordnet
sein, beispielsweise in den Drehmomentübertragungsweg zwischen der
Antriebswelle 16 und der Primärseite 20 der ersten
Torsionsschwingungsdämpfereinheit 12 eingeschaltet
sein. Dies vergrößert bei
der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 die
sekundärseitig
wirksame Masse, was dazu führt,
dass die Eigenfrequenz des schwingenden Systems verringert werden
kann. In jedem Falle sollte dafür
gesorgt sein, dass die Resonanzdrehzahl für die Haupterregungsordnung
des Antriebsaggregats unter der Leerlaufdrehzahl liegt.
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Bei
Anordnung der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 im
Drehmomentenfluss vor der ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 12 ergibt
sich weiter der Vorteil, dass die beispielsweise bei einer Reibungskupplung
auftretenden Betätigungskräfte dann
direkt im rotierenden Teil der Drehdurchführung 52 und somit
durch die Lager dieser Drehdurchführung dann auch im nicht rotierenden Teil 56 derselben
aufgenommen werden können
und mithin die zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit von derartigen
Axialkräften
im Wesentlichen vollständig
frei gehalten werden kann.
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Weiter
ist es selbstverständlich
möglich,
die durch elastische Verformung realisierte Dämpfungsfunktionalität der zweiten
Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 beispielsweise
durch radial angeordnete Schraubendruckfedern zu realisieren oder durch
ein oder mehrere Torsionselemente, die sich im Wesentlichen axial
erstrecken und bei Drehmomentbelastung um die Drehachse A tordierbar
sind. Hier ist beispielsweise eine Ausgestaltung als Biegefeder
oder Torsionsstabfeder bzw. auch als Spiralfeder denkbar. Auch können bei
Einsatz von Schraubendruckfedern mehrere gestuft wirksame Federn vorgesehen
sein, entweder in Umfangrichtung aufeinander folgend oder auch ineinander
geschachtelt, wie dies bei Zweimassenschwungrädern allgemein bekannt ist.
Auf diese Art und Weise kann beispielsweise eine mit dem Drehwinkel
progressive Kennlinie bereitgestellt werden. Auch kann die Ausführung als zweireihiger
Torsionsschwingungsdämpfer
vorteilhaft sein.
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An
Stelle der in den Fig. erkennbaren Reibungskupplung könnte selbstverständlich auch
eine andere Trenn/Anfahr-Einheit vorgesehen sein, beispielsweise
ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, eine Fluidkupplung, eine
Lamellenkupplung, eine Mehrscheibenkupplung o. dgl.. Auch eine Elektromaschine
könnte
im Falle eines Hybridantriebssystems folgen.
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Weiterhin
ist es möglich,
die zweite Torsionsschwingungsdämpfereinheit
so zu gestalten, dass auch bei den größten zu errwartenden Drehmomenten
bzw. Drehmomentschwankungen diese noch wirksam ist, also noch nicht
auf Anschlag ist. Andererseits kann das Endmoment der zweiten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 so
nieder gewählt werden,
dass nicht erforderliche Überschneidungen mit
der in der 4 gezeigten Kennlinie der ersten Torsionsschwingungsdämpfereinheit 14 vermieden werden
können.