DE102008017352A1

DE102008017352A1 - Zweimassenschwungrad

Info

Publication number: DE102008017352A1
Application number: DE102008017352A
Authority: DE
Inventors: Martin Schober; Christian Dr. Benatzky; Gerd Dr. Schlager; Jaroslaw Concord Lutoslawski
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2008-04-04
Publication date: 2009-03-12
Also published as: US20100210365A1; CN101855469B; JP5124648B2; JP2010539396A; EP2198182A1; US8210951B2; CN101855469A; WO2009033638A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer primären Schwungmasse und einer sekundären Schwungmasse, die über wenigstens eine Federeinrichtung drehelastisch miteinander gekoppelt sind. Zwischen der Federeinrichtung und wenigstens einer der beiden Schwungmassen ist wenigstens eine Getriebeeinrichtung angeordnet, die bezüglich einer Drehbewegung der beiden Schwungmassen relativ zueinander eine Auslenkbewegung der Federeinrichtung bewirkt, wobei eine Kennlinie der Federeinrichtung durch die Getriebeeinrichtung modifizierbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer primären Schwungmasse und einer sekundären Schwungmasse, die über wenigstens eine Federeinrichtung drehelastisch miteinander gekoppelt sind.
Ein derartiges Zweimassenschwungrad dient in einem Kraftfahrzeug zum Zwischenspeichern von Bewegungsenergie während der Leertakte des Motors sowie zum Aufnehmen und Dämpfen von Drehschwingungen zwischen dem Motor und dem Antriebsstrang. Bei einem Fahrzeug mit Schaltgetriebe kann beispielsweise die primäre Schwungmasse drehfest mit einer Kurbelwelle des Motors verbunden werden, während die sekundäre Schwungmasse drehfest mit einer Kupplung des Schaltgetriebes verbunden wird. Drehschwingungen, die über die Kurbelwelle an die primäre Schwungmasse geleitet werden, werden dank der Federeinrichtung und einer eventuellen zusätzlichen Dämpfungseinrichtung nur abgeschwächt an die sekundäre Schwungmasse und somit an das Schaltgetriebe und den weiteren Antriebsstrang übertragen.
Bei bekannten Zweimassenschwungrädern beansprucht die Federeinrichtung einen unerwünscht großen Bauraum, insbesondere wenn eine flache Federkennlinie mit einer entsprechend langen Feder realisiert werden soll. Auch erweist sich die üblicherweise lineare Federkennlinie der bekannten Zweimassenschwungräder nicht für alle Anwendungen als geeignet.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Zweimassenschwungrad mit verringertem Platzbedarf für die Federeinrichtung zu schaffen. Außerdem soll auch die Realisierung einer nicht-linearen Federkennlinie möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch ein Zweimassenschwungrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass zwischen der Federeinrichtung und wenigstens einer der beiden Schwungmassen wenigstens eine Getriebeeinrichtung angeordnet ist, die bezüglich einer Drehbewegung der beiden Schwungmassen relativ zueinander eine Auslenkbewegung der Federeinrichtung bewirkt, wobei eine Kennlinie der Federeinrichtung durch die Getriebeeinrichtung modifizierbar ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrad erfolgt die drehelastische Kopplung der beiden Schwungmassen über wenigstens eine Federeinrichtung und eine zugeordnete Getriebeeinrichtung. Eine Drehbewegung der beiden Schwungmassen relativ zueinander bewirkt eine Auslenkbewegung der Federeinrichtung bezüglich einer Ruhelage, so dass ein Rückstellmoment erzeugt wird. Im Falle einer derartigen Verdrehbewegung der beiden Schwungmassen bewirkt die Getriebeeinrichtung eine Auslenkbewegung der Federeinrichtung relativ zu der Verdrehbewegung der beiden Schwungmassen, so dass der Auslenkweg der Federeinrichtung beispielsweise geringer ist als der (einem Kreisbahnabschnitt entsprechende) Verdrehweg der beiden Schwungmassen am Ort der Federeinrichtung.
Aufgrund der in diesem Fall auftretenden Untersetzungswirkung können für die Federeinrichtung vergleichsweise steife Federn verwendet werden, um dennoch eine flache globale Kennlinie oder Gesamtkennlinie – also eine flache Kennlinie des Gesamtsystems aus Federeinrichtung und Ge triebeeinrichtung – darzustellen. Durch die Verwendbarkeit steiferer Federn wird der für die Federeinrichtung benötigte Bauraum verringert, da steifere Federn generell kürzer ausgeführt sein können. Vorzugsweise besitzt die Federeinrichtung zumindest ein elastisches Element, insbesondere eine als Druckfeder wirkende Schraubenfeder, die bezüglich der Drehachse des Zweimassenschwungrades tangential – d. h. in Umfangsrichtung – angeordnet ist.
Grundsätzlich ist es möglich, dass die Getriebeeinrichtung eine Übersetzung ins Schnelle, ins Langsame oder keine Übersetzung bewirkt.
Ein weiterer Vorteil dieses Zweimassenschwungrades besteht darin, dass bei Bedarf mittels der Getriebeeinrichtung zugleich eine nicht-lineare globale Federkennlinie/Gesamtkennlinie realisiert werden kann, um die Schwingungscharakteristik des Zweimassenschwungrades optimal an die jeweilige Anwendung anzupassen. Hierfür ist es lediglich erforderlich, dass die Getriebeeinrichtung eine Auslenkbewegung der Federeinrichtung gemäß einer nicht-linearen Gesamtkennlinie bewirkt. Beispielsweise kann die Getriebeeinrichtung eine Steuerkurve und ein entlang der Steuerkurve verfahrbares Gegenelement (z. B. Wälzlager oder Gleitlager) aufweisen, um gemäß dem Verlauf der Steuerkurve eine nicht-lineare Kennlinie der Untersetzung/Übersetzung zu realisieren.
Eine nicht-lineare Kennlinie kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass die vorgenannte Steuerbahn einen entlang der Steuerbahn variierenden Krümmungsradius besitzt.
Außerdem kann die Getriebeeinrichtung durch eine austauschbare Baueinheit gebildet sein, so dass nach einem Baukasten-Prinzip das Zweimassenschwungrad allein durch Austausch der Getriebeeinrichtung an unterschiedliche Anwendungen angepasst werden kann. Die Schwingungscharakteristik des Zweimassenschwungrades ist somit allein durch Austauschen der Getriebeeinrichtung auf verschiedene Anwendungen einstellbar.
Vorzugsweise weist die Federeinrichtung zwei Enden auf, wobei die Federeinrichtung lediglich an den zwei Enden gehalten ist und zwischen den zwei Enden im Wesentlichen geradlinig ausgerichtet ist. Die Verwendung von geradlinigen elastischen Elementen – z. B. Federn oder Druckpatronen – hat den Vorteil, dass sich diese bei Betrieb des Zweimassenschwungrads im Gegensatz zu Bogenfedern nicht radial außenseitig an einem Gehäuseelement des Zweimassenschwungrads abstützen, wodurch das Entstehen unerwünschter drehzahlabhängiger Reibmomente vermieden wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Getriebeeinrichtung mit der Federeinrichtung über ein Zwischenelement zusammenwirkt, das bezüglich der Drehachse des Zweimassenschwungrads drehbar gelagert ist, um auf die Federeinrichtung wirkende Zentrifugalkräfte aufzunehmen. Mit anderen Worten ist das Zwischenelement in vermittelnder Position zwischen der Getriebeeinrichtung und der Federeinrichtung angeordnet, wobei der Begriff „vermittelnde Position" in diesem Zusammenhang funktionell und nicht zwingend räumlich zu sehen ist. Das Zwischenelement ist zweckmäßigerweise nur in einer Drehrichtung beweglich. Insbesondere ist das Zwischenelement schwimmend gelagert.
Es können auch mehrere Zwischenelemente vorgesehen sein, die beispielsweise in Umfangsrichtung in einzelnen Winkelsegmenten unabhängig voneinander wirksam sind. Es ist allerdings bevorzugt, wenn das Zwischenelement als ein geschlossener Ring ausgebildet ist. Bei einem derartigen ringförmigen Zwischenelement kompensieren sich die auf das Zwi schenelement wirkenden Zentrifugalkräfte, wodurch dieses nur unwesentlich nach radial außen abgestützt werden muss und unerwünschte Reibungseffekte vermieden werden können. Ein derartiges Zwischenelement kann auch als eine Ringplatte ausgebildet sein, die radial innerhalb der Federeinrichtung in einer Zentralebene des Zweimassenschwungrads angeordnet ist. Dies erleichtert die Zentrierung des Zwischenelements zusätzlich.
Das Zwischenelement kann zumindest einen Mitnehmerabschnitt aufweisen, der mit der Federeinrichtung zusammenwirkt. Alternativ oder zusätzlich kann das Zwischenelement zumindest einen Betätigungsabschnitt aufweisen, der mit der Getriebeeinrichtung zusammenwirkt.
Die Kopplung der Getriebeeinrichtung mit dem Zwischenelement kann beispielsweise über eine Verzahnung – eventuell sogar mit nur einem einzigen Zahn –, eine Rolle oder einen Gleitschuh in Verbindung mit einer Kurvenbahn oder eine Kulissenführung erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform besitzt die Getriebeeinrichtung wenigstens einen Hebel, der an einer der beiden Schwungmassen (z. B. primäre Schwungmasse) schwenkbar angelenkt ist, wobei der Hebel einen Antriebsabschnitt aufweist, der mit der anderen der beiden Schwungmassen (z. B. sekundäre Schwungmasse) zusammenwirkt, um bei einer Drehbewegung der beiden Schwungmassen relativ zueinander den Hebel zu einer Schwenkbewegung anzutreiben. Der genannte Hebel besitzt ferner einen Auslenkabschnitt, der mit der Federeinrichtung zusammenwirkt, um bei einer Schwenkbewegung des Hebels eine Auslenkbewegung der Federeinrichtung zu bewirken. Durch eine derartige Ausgestaltung und Anordnung eines Hebels kann eine besonders einfache und wirkungsvolle Untersetzung/Übersetzung der Auslenkbewegung der Feder einrichtung aufgrund einer Verdrehbewegung der beiden Schwungmassen realisiert werden.
Die vorstehend beschriebene Steuerkurve kann an einem Außennocken oder an einem Innennocken ausgebildet sein, der drehfest bezüglich einer der Schwungmassen angeordnet ist. Die Kopplung zwischen der Getriebeeinrichtung und dem Außen- bzw. Innennocken kann beispielsweise über eine Rolle oder einen Gleitschuh in Verbindung mit einer Kurvenbahn, ein Zahnrad in Verbindung mit einer Zahnkurve oder eine Kulissenführung erfolgen.
Das Zusammenwirken des genannten Hebels mit der anderen der beiden Schwungmassen (z. B. sekundäre Schwungmasse) kann insbesondere über eine Steuerbahn und ein hiermit zusammenwirkendes Antriebselement erfolgen. Beispielsweise kann der Antriebsabschnitt des Hebels eine Steuerbahn aufweisen, während die genannte andere der beiden Schwungmassen ein Antriebselement (z. B. Kugellager, Rolle oder Gleitschuh) aufweist, das entlang der Steuerbahn verfahrbar ist, so dass bei einer Drehbewegung der beiden Schwungmassen relativ zueinander der Hebel zu der erläuterten Schwenkbewegung angetrieben wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform besitzt die Getriebeeinrichtung einen Nocken, der an einer der beiden Schwungmassen (z. B. primäre Schwungmasse) drehbar gelagert ist, wobei der Nocken einen Antriebsabschnitt aufweist, der mit der anderen der beiden Schwungmassen (z. B. sekundäre Schwungmasse) zusammenwirkt, um bei einer Drehbewegung der beiden Schwungmassen relativ zueinander den Nocken zu einer Drehbewegung anzutreiben. Der genannte Nocken besitzt einen Exzenterabschnitt, der mit der Federeinrichtung zusammenwirkt, um bei einer Drehbewegung des Nockens die erläuterte Auslenkbewegung der Federein richtung zu bewirken. Hierdurch kann die erläuterte Untersetzung oder Übersetzung der Auslenkbewegung in besonders kompakter Bauform realisiert werden.
Das Zusammenwirken des Nockens mit der genannten anderen der beiden Schwungmassen kann durch jeweilige Außenverzahnungen verwirklicht werden. Insbesondere kann der Antriebsabschnitt des Nockens eine Stirnradverzahnung besitzen, die mit einer Außenverzahnung eines Ringabschnitts der anderen der beiden Schwungmassen (z. B. sekundäre Schwungmasse) kämmt. Hierdurch können auch besonders einfach mehrere Nocken synchron zueinander mit der genannten anderen der beiden Schwungmassen gekoppelt werden.
Eine nicht-lineare Auslenkungscharakteristik kann bei dieser Ausführungsform beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass der Exzenterabschnitt des Nockens eine Steuerkurve bildet, wobei eine nicht-lineare Winkelabhängigkeit des Radius der Steuerkurve vorgesehen ist.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
1 zeigt ein Zweimassenschwungrad in einer schematischen Seitenansicht.
2 zeigt Teile eines Zweimassenschwungrades gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Frontansicht.
3 zeigt Teile der ersten Ausführungsform in einer Rückansicht.
4a und 4b zeigen Teile eines Zweimassenschwungrades gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer Ruhelage in einer Frontansicht bzw. einer Perspektivansicht.
5a und 5b zeigen Teile der zweiten Ausführungsform in einer Verdrehlage in einer Frontansicht bzw. in einer Perspektivansicht,
6 zeigt Teile eines Zweimassenschwungrades gemäß einer dritten Ausführungsform in einer Frontansicht.
1 zeigt schematisch ein Zweimassenschwungrad mit einer primären Schwungmasse 11 und einer sekundären Schwungmasse 13, die um eine gemeinsame Drehachse A drehbar gelagert sind. Die primäre Schwungmasse 11 ist beispielsweise über einen Zahnkranz 15 mit einem Ausgangselement eines Motors eines Kraftfahrzeugs drehwirksam verbunden. Anstelle des Zahnkranzes 15 kann beispielsweise auch ein Befestigungsflansch oder eine Steckverzahnung vorgesehen sein. Die sekundäre Schwungmasse 13 ist beispielsweise über einen Befestigungsflansch 17 mit einer Kupplung eines Schaltgetriebes oder mit einem Drehmomentwandler eines Automatikgetriebes verbunden, wobei alternativ auch eine Verbindung mittels einer Steckverzahnung oder eine einstückige Ausbildung vorgesehen sein kann.
Das Zweimassenschwungrad dient in an sich bekannter Weise zum Aufnehmen und Dämpfen von drehelastischen Schwingungen. Hierfür sind die beiden Schwungmassen 11, 13 über eine Federeinrichtung 19 dreh elastisch miteinander gekoppelt, d. h. die beiden Schwungmassen 11, 13 können sich relativ zueinander verdrehen, wobei eine derartige Drehbewegung ausgehend von einer Ruhelage eine Auslenkbewegung der Federeinrichtung 19 bewirkt, so dass die Federeinrichtung 19 ein Rückstellmoment erzeugt.
Zwischen der Federeinrichtung 19 und der sekundären Schwungmasse 13 ist eine hier als Untersetzungseinrichtung 21 wirksame Getriebeeinrichtung angeordnet, d. h. die Federeinrichtung 19 ist mit einem Ende an einem Befestigungsabschnitt 23 der primären Schwungmasse 11 befestigt und mit dem anderen Ende an der Untersetzungseinrichtung 21 befestigt oder angelenkt. Die Untersetzungseinrichtung 21 ist in 1 schematisch als ein Hebel dargestellt, der an einem Lagerabschnitt 25 der primären Schwungmasse 11 innerhalb einer Normalebene zu der Drehachse A schwenkbar gelagert ist und im Falle einer Drehbewegung der primären Schwungmasse 11 und der sekundären Schwungmasse 13 relativ zueinander mittels eines Antriebszapfens 27 der sekundären Schwungmasse 13 betätigt wird.
Die Untersetzungseinrichtung 21 ist dergestalt konfiguriert, dass sie im Falle einer Drehbewegung der beiden Schwungmassen 11, 13 relativ zueinander eine Untersetzung der genannten Auslenkbewegung der Federeinrichtung 19 bewirkt, und zwar bezogen auf den Verdrehweg der beiden Schwungmassen 11, 13 relativ zueinander. Hierdurch kann die Federeinrichtung 19 als Druckfeder mit vergleichsweise hoher Steifigkeit ausgebildet sein, die sich mit einer vorteilhaft kurzen Baulänge realisieren lässt. Die Federeinrichtung 19 nimmt somit nur einen geringen Bauraum in Anspruch. Gleichwohl ist die globale Federkennlinie des gezeigten Zweimassenschwungrades – also die sich aus dem Zusammenwirken der Federeinrichtung 19 mit der Untersetzungseinrichtung 21 ergebende Feder kennlinie – aufgrund der Untersetzungswirkung der Untersetzungseinrichtung 21 relativ flach im Vergleich zu der Kennlinie allein der Federeinrichtung 19. Mittels der Untersetzungseinrichtung 21 lässt sich zudem eine nicht-lineare globale Federkennlinie des Zweimassenschwungrads einstellen.
Es ist darauf hinzuweisen, dass vorstehend zwar lediglich von einer Untersetzungswirkung zwischen der Federeinrichtung 19 und der sekundären Schwungmasse 13 die Rede ist. Allerdings kann für bestimmte Anwendungen auch eine neutrale Übertragung der Auslenkbewegung – oder gar eine Übersetzungswirkung – vorteilhaft sein, so dass die Untersetzungseinrichtung 21 ganz allgemein als Getriebeeinrichtung aufgefasst werden kann.
Nachfolgend werden beispielhaft mögliche Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrads näher erläutert.
2 und 3 zeigen eine erste Ausführungsform eines Zweimassenschwungrades, bei der die Untersetzungseinrichtung 21 (1) durch vier Nocken 31 realisiert ist, die in gleichmäßiger Teilung über den Umfang des Zweimassenschwungrades verteilt angeordnet sind. Jeder Nocken 31 ist mittels eines zugeordneten Zapfens 33 an der primären Schwungmasse 11 drehbar gelagert, wobei die Drehachse B des Nockens 31 bezüglich der Drehachse A des Zweimassenschwungrades parallel versetzt angeordnet ist. Die Nocken 31 wirken zum einen mit einem Zahnring 35 zusammen, der mit der sekundären Schwungmasse 13 starr verbunden oder integral mit dieser ausgebildet ist. Hierfür besitzt jeder Nocken 31 eine Stirnradverzahnung 37, die mit dem Zahnring 35 kämmt. Durch eine Drehbewegung der sekundären Schwungmasse 13 relativ zu der primären Schwungmasse 11 können die Nocken 31 somit synchron zu einer Rotation um die jeweilige Drehachse B angetrieben werden.
Zum anderen wirkt jeder Nocken 31 mit einem Ende einer jeweils zugeordneten Schraubenfeder 39 zusammen. Hierfür besitzt jeder Nocken 31 einen Exzenterabschnitt 41 (3), der im Falle einer Rotation des Nockens 31 um die Drehachse B eine Komprimierung der jeweiligen Schraubenfeder 39 bewirkt, oder – bei Rotation im umgekehrten Drehsinn – eine Entspannung der jeweiligen Schraubenfeder 39 ermöglicht. Die Schraubenfedern 39 wirken somit als Druckfedern, und sie sind bezüglich der Drehachse A des Zweimassenschwungrades tangential, d. h. in Umfangsrichtung ausgerichtet. Das jeweilige andere Ende der Schraubenfedern 39 ist mit einem Befestigungsabschnitt 43 verbunden, der an der primären Schwungmasse 11 angeformt ist.
Das Zweimassenschwungrad besitzt ferner einen Mitnehmerring 45, der an der sekundären Schwungmasse 13 (oder an der primären Schwungmasse 11) drehbar gelagert ist. Der Mitnehmerring 45 besitzt vier im Wesentlichen radial nach innen (oder radial nach außen) abstehende Mitnehmerflügel 47. Jeder der Mitnehmerflügel 47 ist zwischen dem Exzenterabschnitt 41 eines der Nocken 31 einerseits und dem auslenkbaren Ende der jeweiligen Schraubenfeder 39 andererseits angeordnet. Der jeweilige Mitnehmerflügel 47 bewirkt somit eine reibarme mechanische Kopplung zwischen dem Exzenterabschnitt 41 einerseits und der Schraubenfeder 39 andererseits, wobei diese Funktion vorteilhafterweise für sämtliche Nocken 31 gemeinsam durch ein einziges Bauteil 45 erfüllt wird. Die Mitnehmerflügel 47 können elastisch verschwenkbar an dem Mitnehmerring 45 angeordnet sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der genannten ersten Ausführungsform erläutert: Eine Verdrehbewegung zwischen der primären Schwungmasse 11 und der sekundären Schwungmasse 13 bedeutet eine Drehbewegung des Zahnrings 35 der sekundären Schwungmasse 13 relativ zu den an der primären Schwungmasse 11 angeordneten Nocken 31. Aufgrund des Eingriffs des Zahnrings 35 mit der jeweiligen Stirnradverzahnung 37 der Nocken 31 werden diese zu einer jeweiligen Drehbewegung angetrieben, so dass unterschiedliche Winkelbereiche des jeweiligen Exzenterabschnitts 41 über den zugeordneten Mitnehmerflügel 47 mit der jeweiligen Schraubenfeder 39 zusammenwirken. Sofern also die beiden Schwungmassen 11, 13 ausgehend von einer Ruhelage relativ zueinander verdreht werden, bedeutet dies eine synchrone Auslenkung aller Schraubenfedern 39 gemeinsam, wodurch ein Rückstellmoment erzeugt wird.
Da die Exzenterabschnitte 41 der Nocken 31 spiegelsymmetrisch ausgebildet sind und da in der Ruhelage des Zweimassenschwungrades – wie in 3 ersichtlich ist – der Winkelbereich des jeweiligen Exzenterabschnitts 41 mit dem geringsten Radius an der zugeordneten Schraubenfeder 39 anliegt, wird bei einer Verdrehung der beiden Schwungmassen 11, 13 in den beiden möglichen Drehrichtungen ein jeweiliges Rückstellmoment erzeugt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der jeweilige Exzenterabschnitt 41 der Nocken 31 eine Steuerkurve bildet, deren Radius bezüglich der Drehachse B des Nockens 31 eine nicht-lineare Winkelabhängigkeit besitzt. Hierdurch kann auf besonders einfache Weise eine nicht-lineare Federkennlinie des Gesamtsystems aus Schraubenfeder 39, Nocken 31 und Zahnring 35 eingestellt werden.
Der Zahnring 35 sowie die Stirnradverzahnung 37 und der Exzenterabschnitt 41 der Nocken 31 sind dergestalt konfiguriert, dass bezüglich der erläuterten Drehbewegung der beiden Schwungmassen 11, 13 relativ zueinander eine Untersetzung der Auslenkbewegung der jeweiligen Schraubenfeder 39 bewirkt wird. Hierdurch können Schraubenfedern 39 mit einer vergleichsweise steifen Kennlinie zum Einsatz gelangen, die entsprechend kurz ausgebildet sein können. Dies ermöglicht es, die Schraubenfedern 39, Nocken 31 und Anschlagabschnitte 43 in Umfangsrichtung hintereinander anzuordnen, so dass sich eine sehr kompakte Bauweise ergibt, wie aus den 2 und 3 ohne Weiteres ersichtlich ist, wobei zusätzlich eine nicht-lineare Federkennlinie des Gesamtsystems eingestellt werden kann, wie vorstehend erläutert.
4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform eines Zweimassenschwungrades, bei der die Untersetzungseinrichtung 21 (1) vier Schwenkhebel 51 aufweist, die paarweise mit zwei Schraubenfedern 53 zusammenwirken. Hierbei ist einem jeweiligen Schwenkhebel 51 ein weiterer Schwenkhebel 51' zugeordnet, wobei die beiden Schwenkhebel 51, 51' eines Hebelpaars an einem gemeinsamen Schwenklager 55 der primären Schwungmasse 11 unabhängig voneinander um eine gemeinsame Schwenkachse C schwenkbar gelagert sind.
Auf der einen Seite bezüglich des jeweiligen Schwenklagers 55 besitzt jeder Schwenkhebel 51 einen Antriebsabschnitt 57 mit einer daran ausgebildeten Steuerbahn 59. Eine an der sekundären Schwungmasse 13 (in 4 und 5 nicht gezeigt) drehbar gelagerte Antriebsrolle 61 kann entlang der jeweiligen Steuerbahn 59 verfahren werden, um hierdurch eine Schwenkbewegung des jeweiligen Schwenkhebels 51 zu bewirken oder ein Zurückschwenken des Schwenkhebels 51 zu gestatten. Auf der anderen Seite des jeweiligen Schwenklagers 55 besitzt jeder Schwenkhebel 51 ei nen Auslenkabschnitt 63, dessen freies Ende mit der jeweiligen Schraubenfeder 53 verbunden ist. Der genannte Antriebsabschnitt 57 bildet somit einen ersten Hebelarm, und der genannte Auslenkabschnitt 63 bildet somit einen zweiten Hebelarm, wobei diese beiden Hebelarme starr miteinander verbunden sind und wobei das jeweilige Schwenklager 55 zwischen diesen beiden Hebelarmen angeordnet ist.
Entsprechendes gilt für den genannten jeweils zugeordneten Schwenkhebel 51', d. h. dieser besitzt ebenfalls einen Antriebsabschnitt 57' mit Steuerbahn 59' und einen Auslenkabschnitt 63'. Bezüglich der Darstellung in 4 und 5 ist zu beachten, dass der jeweilige Antriebsabschnitt 57, 57' und der jeweilige Auslenkabschnitt 63, 63' der Schwenkhebel 51 bzw. 51' in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der genannten zweiten Ausführungsform gemäß 4 und 5 erläutert: In der Ruhelage des Zweimassenschwungrades gemäß 4a und 4b sind die beiden als Druckfedern wirkenden Schraubenfedern 53 maximal entspannt, wobei die Auslenkabschnitte 63, 63' der Schwenkhebel 51, 51', an denen die Enden der Schraubenfedern 53 befestigt sind, an jeweiligen Anschlagabschnitten (nicht gezeigt) der primären Schwungmasse 11 anliegen. Wenn nun – bezogen auf die Darstellung gemäß 4a und 4b – die sekundäre Schwungmasse relativ zu der primären Schwungmasse 11 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, bedeutet dies, dass die an der sekundären Schwungmasse 13 gelagerten Antriebsrollen 61 um die Drehachse A des Zweimassenschwungrades geschwenkt werden und hierbei entlang der jeweiligen Steuerbahn 59 der beiden Schwenkhebel 51 abrollen. Hierdurch werden die Schwenkhebel 51 allmählich um die jeweilige Schwenkachse C verschwenkt, so dass der jeweilige Auslenkabschnitt 63 die zugeordnete Schraubenfeder 53 komprimiert. Das jeweils andere Ende der betreffenden Schraubenfeder 53 behält hierbei seine Position bei, da dieses Federende – wie vorstehend erläutert – über den Auslenkabschnitt 63' des zugeordneten Schwenkhebels 51' an einem Anschlagabschnitt der primären Schwungmasse 11 anliegt. Durch das erläuterte Komprimieren der Schraubenfedern 53 wird somit ein zunehmendes Rückstellmoment erzeugt. Die maximale Verdrehstellung der beiden Schwungmassen 11, 13 und somit die maximale Komprimierung der Schraubenfedern 53 sind in den 5a und 5b gezeigt.
Es versteht sich, dass ausgehend von der Ruhelage gemäß 4a und 4b auch eine Verdrehung der beiden Schwungmassen 11, 13 im umgekehrten Drehsinn erfolgen kann. In diesem Fall werden die beiden Schwenkhebel 51' verschwenkt, während die Schwenkhebel 51 ihre Lage beibehalten. Für beide Drehrichtungen wird das jeweilige Rückstellmoment mittels der beiden Schraubenfedern 53 erzeugt, wobei diese schwimmend gelagert sind und entweder das eine oder das andere jeweilige Ende ausgelenkt wird.
Auch bei der erläuterten zweiten Ausführungsform führt eine Drehbewegung der beiden Schwungmassen 11, 13 relativ zueinander somit zu einer untersetzten Auslenkbewegung der beiden Schraubenfedern 53, so dass Schraubenfedern 53 mit einer vergleichsweise steifen Kennlinie zum Einsatz gelangen können und die beiden Schraubenfedern 53 entsprechend kurz ausgebildet sein können.
Eine besonders kompakte Bauform ergibt sich insbesondere dadurch, dass die Schraubenfedern 53 bezüglich der Drehachse A des Zweimassenschwungrades tangential – d. h. in Umfangsrichtung – angeordnet sind, wobei die Schwenkhebel 51, 51' in Umfangsrichtung zwischen den Schraubenfedern 53 angeordnet sind. Zu der kompakten Bauform trägt auch bei, dass das jeweilige Schwenklager 55 zwischen dem Antriebsabschnitt 57 und dem Auslenkabschnitt 63 der Schwenkhebel 51, 51' – also mittig – angeordnet ist. Von Vorteil in diesem Zusammenhang ist auch, dass die beiden Schraubenfedern 53 – wie erläutert – schwimmend gelagert sind und je nach Drehsinn der beiden Schwungmassen 11, 13 an dem einen oder dem anderen jeweiligen Ende ausgelenkt werden, so dass die Schraubenfedern 53 für beide Drehrichtungen zum Einsatz gelangen.
Da jeweils ein Schwenkhebel 51 und ein Schwenkhebel 51' an einem gemeinsamen Schwenklager 55 gelagert sind, ergeben sich ein zusätzlicher Bauraumvorteil sowie ein verringerter Herstellungsaufwand.
Zu der zweiten Ausführungsform gemäß 4 und 5 ist noch anzumerken, dass auch hier die jeweilige Steuerbahn 59, 59' der Schwenkhebel 51, 51' derart ausgebildet sein kann, dass eine nicht-lineare globale Federkennlinie des Zweimassenschwungrades realisiert ist.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Zweimassenschwungrades. Bei dieser Ausführungsform umfasst die auch in diesem Beispiel als Untersetzungseinrichtung 21 wirksame Getriebeeinrichtung drei Schwenkhebel 51'', die jeweils an einem Schwenklager 55 gelagert sind. Jeder der Schwenkhebel 51'' weist einen Antriebsabschnitt 57'' und einen Auslenkabschnitt 63'' auf. Um zu verhindern, dass bei Betrieb des Zweimassenschwungrades die unmittelbar auf die Schwenkhebel 51'' wirkenden Zentrifugalkräfte Kippmomente hervorrufen, sind diese ausbalanciert, d. h. der Schwerpunkt der Schwenkhebel 51'' fällt im Wesentlichen mit der Schwenkachse C des jeweiligen Schwenklagers 55 zusammen.
Der jeweilige Antriebsabschnitt 57'' der Schwenkhebel 51'' wirkt über eine Rolle 65 mit einer Steuerbahn 59'' zusammen, die an einem Innennocken N ausgebildet ist, der drehfest mit der sekundären Schwungmasse 13 verbunden ist.
Bei einer relativen Verdrehung der Schwungmassen 11, 13 zueinander, verändern die mit der primären Schwungmasse 11 drehfest verbundenen Schwenklager 55 ihre Position relativ zu dem Innennocken N. Durch die in Umfangsrichtung variierende Ausgestaltung der Steuerbahn 59'' erfahren die Antriebsabschnitte 57'' der Schwenkhebel 51'' eine Auslenkung, die auf die Auslenkabschnitte 63'' übertragen wird. Die Auslenkabschnitte 63'' weisen jeweils Verzahnungen 67 auf, die mit Verzahnungen 67' zusammenwirken, die an einem Zwischenring 69 ausgebildet sind.
Der Zwischenring 69 entspricht funktionell im Wesentlichen dem Mitnehmerring 45, der bereits in Zusammenhang mit einer alternativen Ausführungsform des Zweimassenschwungrades anhand von 3 erläutert wurde. Der Zwischenring 69 weist ebenfalls Mitnehmerflügel 47 auf, die wiederum mit einem Ende der Schraubenfedern 39 in Kontakt stehen. Das andere Ende der Schraubenfedern 39 stützt sich über Wirkkanten 71 an der primären Schwungmasse 11 ab.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind jedem Schwenkhebel 51'' zwei Mitnehmerflügel 47 und zwei Schraubenfedern 39 zugeordnet. Obwohl die Schraubenfedern 39 in Umfangsrichtung räumlich gesehen hintereinander angeordnet sind, wirken sie wie parallel geschaltete elastische Elemente, da das eine jeweilige Federende mit dem Zwischenring 69 zusammenwirkt und das andere jeweilige Federende sich an der primären Schwungmasse 11 abstützt. Abweichend von der dargestellten Ausführungsform kann auch lediglich eine Schraubenfeder 39 je Schwenkhebel 51'' vorgesehen sein. Es soll zudem nicht unerwähnt bleiben, dass die Schraubenfedern 39 durch andersartig ausgestaltete elastische Elemente, wie beispielsweise Sonderfedern, Druckpatronen, etc. ersetzt werden können.
Die Schraubenfedern 39 erstrecken sich geradlinig zwischen den Mitnehmerflügeln 47 und den Wirkkanten 71, wodurch die Schraubenfeder 39 weniger anfällig für Verformungen in radialer Richtung aufgrund von im Betrieb des Zweimassenschwungrades auftretenden Zentrifugalkräften sind. Dadurch können drehzahlabhängige Veränderungen der Gesamtkennlinie der Federeinrichtung verringert werden.
Wie vorstehend bereits kurz erläutert, bewirkt eine relative Verdrehung der Schwungmassen 11, 13 eine Auslenkung der Schwenkhebel 51, die über den Zwischenring 69 auf die Schraubenfedern 39 übertragen wird. Durch eine geeignete Ausgestaltung der Steuerbahn 59'' wird eine verdrehwinkelabhängige Modifikation der Kennlinie der drehelastischen Kopplung der Schwungmassen 11, 13 erreicht. Mit anderen Worten bildet die Steuerbahn 59'' zusammen mit den Schwenkhebeln 51'', dem Zwischenring 69 und den Schraubenfedern 39 einen Mechanismus, der eine variable, verdrehwinkelabhängige Gesamtkennlinie aufweist. Die Steuerbahn 59'', die Schwenkhebel 51'' und die Verzahnungen 67' des Zwischenrings 69 bilden dabei eine Getriebeeinrichtung, die die relative Verdrehbewegung der Schwungmassen 11, 13 auf die Schraubenfedern 39 überträgt.
Durch die Verwendung des Zwischenrings 69 entfällt eine direkte Kopplung der Auslenkabschnitte 63'' mit der jeweils zugeordneten Schraubenfeder 39, was zur Folge hat, dass die auf die Schraubenfeder 39 wirkenden Zentrifugalkräfte nicht auf den Schwenkhebel 51'' übertragen werden. Somit wird eine drehzahlabhängige Verfälschung der Gesamtkennlinie der drehelastischen Kopplung der Schwungmassen 11, 13 weiter reduziert.
Grundsätzlich ist es möglich, dass anstelle eines allen Schwenkhebeln 51'' gemeinsamen Zwischenrings 69 einzelne Zwischenelemente vorzusehen, die jeweils einem Schwenkhebel 51'' zugeordnet sind. In diesem Fall wird allerdings nicht der Effekt der Selbstabstützung der auf die Zwischenelemente wirkenden Zentrifugalkräfte erreicht. Die Verwendung einzelner Zwischenelemente kann allerdings bei bestimmten Anwendungen und/oder bei bestimmten konstruktiven Vorgaben vorteilhaft sein.
Anstelle der in 6 dargestellten Variante eines Zweimassenschwungrads mit Innennocken M kann auch ein Außennocken vorgesehen sein. Die weiteren Funktionselemente zur drehelastischen Kopplung der beiden Schwungmassen 11, 13 sind in diesem Fall entsprechend invertiert angeordnet, so dass eine Modifizierung der Kennlinie durch eine Getriebeeinrichtung 21, 31, 51, 51'' von "radial außen nach radial innen" erfolgt.

11: primäre Schwungmasse
13: sekundäre Schwungmasse
15: Zahnkranz
17: Befestigungsflansch
19: Federeinrichtung
21: Untersetzungseinrichtung
23: Befestigungsabschnitt
25: Lagerabschnitt
27: Antriebszapfen
31: Nocken
33: Zapfen
35: Zahnring
37: Stirnradverzahnung
39: Schraubenfeder
41: Exzenterabschnitt
43: Befestigungsabschnitt
45: Mitnehmerring
47: Mitnehmerflügel
51, 51', 51'': Schwenkhebel
53: Schraubenfeder
55: Schwenklager
57, 57', 57'': Antriebsabschnitt
59, 59', 59''
61: Antriebsrolle
63, 63', 63'': Auslenkabschnitt
65: Rolle
67, 67': Verzahnung
69: Zwischenring
71: Wirkkante
A: Drehachse des Zweimassenschwungrades
B: Drehachse des Nockens 31
C: Schwenkachse des Schwenkhebels 51, 51', 51''
N: Innennocken

Claims

Zweimassenschwungrad für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer primären Schwungmasse (11) und einer sekundären Schwungmasse (13), die über wenigstens eine Federeinrichtung (19, 39, 53) drehelastisch miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Federeinrichtung und wenigstens einer der beiden Schwungmassen wenigstens eine Getriebeeinrichtung (21, 31, 51, 51'') angeordnet ist, die bezüglich einer Drehbewegung der beiden Schwungmassen relativ zueinander eine Auslenkbewegung der Federeinrichtung (19, 39, 53) bewirkt, wobei eine Kennlinie der Federeinrichtung (19, 39, 53) durch die Getriebeeinrichtung (21, 31, 51, 51'') modifizierbar ist.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1, wobei die Getriebeeinrichtung (21, 31, 51, 51'') eine Auslenkbewegung der Federeinrichtung (19, 39, 53) gemäß einer nicht-linearen Gesamtkennlinie bewirkt.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 2, wobei die Getriebeeinrichtung (31, 51, 51'') eine Steuerkurve (41, 59, 59'') und ein entlang der Steuerkurve verfahrbares Gegenelement (47, 61, 65) aufweist, um die nicht-lineare Gesamtkennlinie zu bewirken.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 3, wobei die Steuerkurve (59, 59', 59'') einen entlang der Steuerkurve variierenden Krümmungsradius aufweist.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Getriebeeinrichtung (21, 31, 51, 51'') durch eine austauschbare Baueinheit gebildet ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Federeinrichtung zumindest ein elastisches Element, insbesondere eine Schraubenfeder (39, 53) aufweist, die bezüglich der Drehachse (A) des Zweimassenschwungrads tangential angeordnet ist.
Zweimassenschwungrad nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Federeinrichtung (39, 53) zwei Enden aufweist, wobei die Federeinrichtung (39, 53) lediglich an den zwei Enden gehalten ist und zwischen den zwei Enden im Wesentlichen geradlinig ausgerichtet ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Getriebeeinrichtung (31, 51'') mit der Federeinrichtung (39) über ein Zwischenelement (45, 69) zusammenwirkt, das bezüglich der Drehachse (A) des Zweimassenschwungrads drehbar gelagert ist, um auf die Federeinrichtung (39) wirkende Zentrifugalkräfte aufzunehmen.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 8, wobei das Zwischenelement (45, 69) schwimmend gelagert ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das Zwischenelement (45, 69) als ein geschlossener Ring ausgebildet ist.
Zweimassenschwungrad nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Zwischenelement (45, 69) zumindest einen Mitnehmerabschnitt (47) aufweist, der mit der Federeinrichtung (39) zusammenwirkt.
Zweimassenschwungrad nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei das Zwischenelement (45, 69) zumindest einen Betätigungsabschnitt (41, 67') aufweist, der mit der Getriebeeinrichtung (51'') zusammenwirkt.
Zweimassenschwungrad nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 12, wobei die Steuerkurve an einem Außennocken oder einem Innennocken (N) ausgebildet ist, der drehfest bezüglich einer der Schwungmassen angeordnet ist.
Zweimassenschwungrad nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Getriebeeinrichtung einen Hebel (51, 51', 51'') aufweist, der an einer der beiden Schwungmassen (11; 13) schwenkbar angelenkt ist, wobei der Hebel einen Antriebsabschnitt (57, 57', 57'') aufweist, der mit der anderen der beiden Schwungmassen (13; 11) zusammenwirkt, um bei einer Drehbewegung der beiden Schwungmassen relativ zueinander den Hebel zu einer Schwenkbewegung anzutreiben, und wobei der Hebel (51, 51', 51'') einen Auslenkabschnitt (63, 63', 63'') aufweist, der mittelbar oder unmittelbar mit der Federeinrichtung (39, 53) zusammenwirkt, um bei einer Schwenkbewegung eine Auslenkbewegung der Federeinrichtung zu bewirken.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 14, wobei der Hebel (51, 51') über ein Schwenklager (55) an der einen der beiden Schwungmassen (11; 13) angelenkt ist, wobei das Schwenklager zwischen dem Antriebsabschnitt (57, 57', 57'') und dem Auslenkabschnitt (63, 63', 63'') des Hebels angeordnet ist.
Zweimassenschwungrad nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 15, wobei mehrere Hebel (51, 51') vorgesehen sind, von denen jeweils zwei Hebel über ein gemeinsames Schwenklager (55) an der einen der beiden Schwungmassen (11; 13) angelenkt sind.
Zweimassenschwungrad nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Federeinrichtung (53) zwei auslenkbare Enden aufweist, wobei jedem der beiden Enden der Federeinrichtung ein Hebel (51, 51') und ein Anschlagabschnitt zugeordnet sind, der an der einen der beiden Schwungmassen (11; 13) starr angeordnet ist.
Zweimassenschwungrad nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Federeinrichtung (53) schwimmend gelagert ist und je nach Drehsinn der Drehbewegung der beiden Schwungmassen (11, 13) relativ zueinander an dem einen Ende oder dem anderen Ende auslenkbar ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei der Antriebsabschnitt (57, 57') des Hebels (51, 51') eine Steuerbahn (59, 59') aufweist, und wobei die andere der beiden Schwungmassen (13; 11) ein Antriebselement (61) aufweist, das entlang der Steuerbahn verfahrbar ist, um bei einer Drehbewegung der beiden Schwungmassen relativ zueinander den Schwenkhebel zu der Schwenkbewegung anzutreiben.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Getriebeeinrichtung einen Nocken (31) aufweist, der an einer (11) der beiden Schwungmassen drehbar gelagert ist, wobei der Nocken einen Antriebsabschnitt (37) aufweist, der mit der anderen (13) der beiden Schwungmassen zusammenwirkt, um bei einer Drehbewegung der beiden Schwungmassen relativ zueinander den Nocken zu einer Drehbewegung anzutreiben, und wobei der Nocken (31) einen Exzenterabschnitt (41) aufweist, der mit der Federeinrichtung (39) zusammenwirkt, um bei einer Drehbewegung des Nockens eine Auslenkbewegung der Federeinrichtung zu bewirken.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 20, wobei die Drehachse (B) des Nockens bezüglich der Drehachse (A) des Zweimassenschwungrades parallel versetzt ist.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 20 oder 21, wobei der Antriebsabschnitt des Nockens (31) eine Stirnradverzahnung (37) aufweist, die mit einer Außenverzahnung (35) der anderen (13) der beiden Schwungmassen kämmt.
Zweimassenschwungrad nach zumindest einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei entlang des Umfangs der einen (11) der beiden Schwungmassen mehrere Federeinrichtungen (39) und zugeordnete Nocken (31) angeordnet sind, wobei das Zweimassenschwungrad einen drehbar gelagerten Mitnehmerring (45) aufweist, der eine der Anzahl der Federeinrichtungen entsprechende Anzahl von Mitnehmerabschnitten (47) aufweist, wobei jeder Mitnehmerabschnitt zwischen einer der Federeinrichtungen (39) und dem Exzenterabschnitt (41) des jeweils zugeordneten Nockens (31) angeordnet ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei der Exzenterabschnitt (41) des Nockens (31) eine Steuerkurve bildet, und wobei die Abhängigkeit des Radius der Steuerkurve von dem Verdrehwinkel des Nockens nicht-linear ist.