DE102008049105A1 - Schwungrad - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schwungrad (100) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges. Um ein Schwungrad (100) zur Verfügung zu stellen, mit welchem das Betriebsverhalten eines Antriebsstrangs verbessert werden kann, ist gemäß der Erfindung bei einem Schwungrad mit einem ersten Schwungradelement (102), einem zweiten Schwungradelement (104) sowie einem dazwischen angeordneten Feder- und Dämpfungssystem (106), welches eine erste und eine zweite Stufe (108, 112) aufweist, wobei die erste Stufe als gedämpfte Stufe (108) ausgebildet ist, vorgesehen, dass die zweite Stufe (112) dämpfungsarm, insbesondere dämpfungsfrei, ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schwungrad für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges.
  • Aus der Praxis ist es bekannt, dass in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges Feder- und Dämpfungssysteme integriert werden. Werden allerdings solche Feder- und Dämpfungssysteme eingesetzt, ist deren Schwingungsverhalten zu beachten. Zu beachten ist auch, dass die Feder- und Dämpfungssysteme das Nennmoment übertragen müssen und dass bei niedrigen Drehzahlen hohe Drehungleichförmigkeiten in einer Antriebsmaschine auftreten und auf den Antriebsstrang übertragen werden können. Um die Übertragung des Nennmomentes über eine Federung gewährleisten zu können sind verhältnismäßig starre Federn erforderlich, beispielsweise bei einem Nennmoment von 600 Nm Federn mit einer Federrate von 50 Nm/Grad Verdrehung. Solche Federn führen allerdings dazu, dass nur geringe Drehungleichförmigkeiten ausgeglichen werden können.
  • Aus der DE 35 45 857 C1 sind Zwei-Massen-Schwungräder mit Feder- und Dämpfungssystemen bekannt, bei denen in Wirkrichtung eine Federung mit einem oder mehreren Dämpfern, die als Rutschkupplungen ausgebildet sind, zur Verbindung eines ersten Schwungradelementes und eines zweiten Schwungradelementes derart in Reihe geschaltet ist, dass die Resonanzfrequenz möglichst etwas unterhalb der Leerlaufdrehzahl eines Antriebsmaschine liegt, so dass die Resonanzfrequenz praktisch nur beim Starten der Antriebsmaschine angeregt werden kann. Die in Wirkrichtung eine Federung ist dabei durch mehrere parallel geschaltete Federelemente, nämlich durch Schraubendruckfedern aufgebaut.
  • Aus der DE 36 09 149 C2 ist ein weiteres Zwei-Massen-Schwungrad mit Feder- und Dämpfungssystem bekannt, bei dem in Wirkrichtung zwei Federungen mit mehreren Dämpfern parallel und in Reihe geschaltet sind. Eine erste Federung kann dabei zusammen mit einem ersten Dämpfer als eine erste gedämpfte Stufe bezeichnet werden, und eine zweite Federung kann zusammen mit einem zweiten Dämpfer als eine zweite gedämpfte Stufe bezeichnet werden. Dadurch soll die Dämpfung ohne Momentensprung einsetzen.
  • Es hat sich gezeigt, dass das Betriebsverhalten von mit bekannten Schwungrädern versehenen Antriebssträngen unbefriedigend ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwungrad zur Verfügung zu stellen, mit welchem das Betriebsverhalten eines insbesondere bei einem Belastungswechsel zwischen Zug- und Schubbetrieb verbessert werden kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Gemäß der Erfindung ist bei einem Schwungrad mit einem ersten Schwungradelement, einem zweiten Schwungradelement sowie einem dazwischen angeordneten Feder- und Dämpfungssystem, welches eine erste und eine zweite Stufe aufweist, wobei die erste Stufe als gedämpfte Stufe ausgebildet ist, vorgesehen, dass die zweite Stufe dämpfungsarm, insbesondere dämpfungsfrei ausgebildet ist, wobei die erste und die zweite Stufe in Reihe geschaltet sind. In der ersten Stufe wird also bewußt parallel zu Federelemente, die im Betrieb insbesondere bei hohen Drehzahlen zu einer Selbsthemmung mit der Folge von Freiwegen neigen, eine Dämpfung vorgesehen, die bei jeder Verdrehung eine Dämpfung verursacht und die nicht nur in einer Startphase wie eine flache Feder wirkt sondern auch bei Lastwechseln bei hoher Drehzahl ihre Wirkung entfaltet und damit das Betriebsverhalten verbessert. Andererseits wird durch die dämpfungsarme, insbesondere dämpfungsfreie Stufe erreicht, dass im allgemeinen Fahrbetrieb auftretende unterschiedliche Drehzahlen durch Laständerungen praktisch ungedämpft bleiben und somit einem Antriebsstrang Energie durch Dämpfungselemente nicht entzogen wird, wodurch auch der Wirkungsgrad eines Antriebsstrangs bei gleichzeitig gutem Schwingungsverhalten verbessert werden kann. Die für Resonanzfrequenzen erforderliche Dämpfung wird dabei durch die als gedämpfte Stufe ausgebildete erste Stufe bereitgestellt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Stufe mindestens ein erstes, vorzugsweise mehrere Druckfederpaare aufweist. Eine solche Ausgestaltung, bei der vorzugsweise zylindrische Druckfedern verwendet werden, ist besonders reibungsarm, insbesondere reibungsfrei und damit dämpfungsarm bzw. dämpfungsfrei ausführbar und vorzugsweise in Reihe geschaltet sind. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, anstelle von Druckfederpaaren Biegedrehfedern zu verwenden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Stufe bezüglich einer gemeinsamen Rotationsachse auf unterschiedlichen Wirkradien angeordnet sind, wobei die zweite Stufe vorzugsweise auf einem größeren Wirkradius und insbesondere gegenüber der ersten Stufe radial außen angeordnet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung lässt sich das erfindungsgemäße Schwungrad mit einem kleinen Bauraum realisieren.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Stufe mindestens ein erstes Federelement aufweist, welches als reibungsbehaftete Feder, insbesondere Bogenfeder ausgebildet ist. Ein solches Federelement-erlaubt es, ein erfindungsgemäßes Schwungrad aus wenigen Elementen aufzubauen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Stufe parallel zu dem ersten Federelement als Dämpfungselement mindestens ein Reibungselement aufweist. Dadurch lassen sich hohe Dämpfungen realisieren, wobei dies allerdings nicht zu Wirkungsgradeinbußen eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges führt, da durch die zweite Stufe im Fahrbetrieb eine dämpfungsarme, insbesondere dämpfungsfreie Verbindung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Schwungrades bereitgestellt ist, die auch als Entkopplung bezeichnet werden kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Stufe mindestens einen ersten und einen zweiten Dämpfungsbereich aufweist, wobei vorzugsweise die Wirkung der Dämpfungsbereiche in Abhängigkeit von einem Verdrehwinkel einsetzt, wobei dazu vorzugsweise der zweite Dämpfungsbereich Wirkelemente aufweist, die erst nach Durchlaufen eines Verdrehspiels ihre Wirkung entfalten. Durch eine solche, als progressiv zu bezeichnende Dämpfung, bei der die Dämpfung insbesondere schrittweise erhöht wird, werden Energieauskopplungen aus dem Antriebsstrang auf das notwendige Minimum reduziert.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Stufe mindestens ein Dämpfungselement aufweist, dessen Dämpfung mit zunehmender Fliehkraft ansteigt. Dadurch ist es möglich, eine der Start- bzw. Fahrsituationen angepasste Dämpfung bereitzustellen, wodurch übermäßigen Energieauskopplungen aus dem Antriebsstrang gezielt entgegen gewirkt werden kann. Eine Dämpfung in Abhängigkeit von der Fliehkraft ist insbesondere bei Lastwechseln bei hoher Drehzahl vorteilhaft.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Stufe bezüglich einer gemeinsamen Rotationsachse auf unterschiedlichen Wirkradien angeordnet sind, wobei die zweite Stufe vorzugsweise auf einem größeren Wirkradius und insbesondere gegenüber der ersten Stufe radial außen angeordnet ist. Somit steht für Federn der zweiten Stufe verhältnismäßig viel Bauraum zur Verfügung, so dass entsprechend große Verdrehwinkel konstruktiv vorgesehen werden können. Bei einer solchen Ausgestaltung lässt sich gleichwohl das erfindungsgemäße Schwungrad insgesamt mit einem kleinen Bauraum realisieren.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
  • Dabei zeigen:
  • 1 Ein Ersatzschaltbild einer besonders bevorzugten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades,
  • 2 ein Ersatzschaltbild einer besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades,
  • 3 ein Ersatzschaltbild einer besonders bevorzugten dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades,
  • 4 ein Ersatzschaltbild einer besonders bevorzugten vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades, und
  • 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Schwungrades.
  • In den Ersatzschaltbild einer besonders bevorzugten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades 100 gemäß 1 sind ein erstes Schwungradelement 102 und ein zweites Schwungradelement 104 gezeigt, die über ein dazwischen angeordnetes Feder- und Dämpfungssystem 106 miteinander verbunden sind. Das Feder- und Dämpfungssystem 106 weist eine erste Stufe 108, die als Startstufe 110 ausgebildet ist, sowie eine zweite Stufe 112 auf, die als Entkopplung 114 ausgebildet ist.
  • In dem Feder- und Dämpfungssystem 106, die in einem gemeinsamen Gehäuse (nicht gezeigt) ausgebildet sind, sind die erste und die zweite Stufe 108, 112 in Reihe geschaltet, wobei die Verbindung über ein Rotationselement 116 hergestellt ist.
  • Innerhalb des Gehäuses sitzt die zweite Stufe 112, die eingangsseitig mit dem ersten als Rotationsmassekörper ausgebildeten Schwungradelement 102 verbunden ist, radial außerhalb der ersten Stufe 108, die ihrerseits ausgangsseitig mit dem zweiten Schwungradelement 104 verbunden ist, welches wiederum als Rotationsmasseelement ausgebildet ist.
  • Die zweite Stufe 112 ist aus mehreren reibungsfreien Druckfederpaaren 118 aufgebaut, wobei die Druckfederpaare 118 in Käfigen (nicht gezeigt) angeordnet sind, die einerseits durch eine Eingangsscheibe 120 und andererseits durch eine mit dem Rotationselement 116 verbundene Ausgangsscheibe 122 gebildet sind. Im Innern der Käfige stützen sich eine erste Druckfeder 124 und eine zweite Druckfeder 126 der Druckfederpaare 118 an einem Nulllageelement 128 ab. Die Entkopplung 114 ist auf das Nennmoment von etwa 500 Nm ausgelegt, wobei die Federraten der Federn 124, 126 insgesamt 30–40 Nm/Grad Verdrehung betragen, wozu vorzugsweise zwei oder mehr Druckfederpaare in Reihe geschaltet sind.
  • Die erste Stufe 108 weist als ein erstes Federelement 130 mindestens eine Bogenfeder 132 auf, zu der ein erstes Dämpfungselement 134 sowie ein zweites Dämpfungselement 136 parallel geschaltet sind. Das erste Dämpfungselement 134 ist ein Reibungselement, welches aus Reiblamellen (nicht gezeigt) aufgebaut ist, welche bei jeder Verdrehung einer Ausgangsseite 138 relativ zu einer Eingangsseite 140 eine Reibung und damit eine Dämpfung erzeugen. Durch das erste Dämpfungselement 134 wird so ein erster Dämpfungsbereich geschaffen, der bei jeder Verdrehung dämpft. Die Federrate der Bogenfeder 132 ist insgesamt im Bereich von 4–20 Nm/Grad Verdrehung, und diese Bogenfeder greift direkt oder nach Durchlaufen eines Freiweges, während dessen gedämpft wird, ein. Die Bogenfeder sollte so ausgelegt sein, dass über diese nur etwa 40–60% des Nennmomentes übertragen werden können, bis die Bogenfeder im Anschlag geht.
  • Auch das zweite Dämpfungselement 136 weist Reiblamellen (nicht gezeigt) auf, welche jedoch erst nach Durchlaufen eines Verdrehspiels ihre Reibungs- und damit Dämpfungswirkung entfalten. Das erste und/oder das zweite Dämpfungselement 134, 136 ist mit einer Fliehkraftverstärkung ausgeführt, welche durch eine Art Pendel, welches auf eine oder mehrere in Achsrichtung verschiebbare Reiblamellen wirkt, in konstruktiv einfacher Weise bereitgestellt werden kann.
  • Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Schwungrades, zu deren Erläuterung das Diagramm in 5 dient, ist damit wie folgt.
  • Es soll eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges in dem Betriebspunkt „0” gestartet werden, sind die Drehzahl und das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment M zunächst 0. In dem Intervall zwischen den Betriebspunkten „0” und „1” dreht ein Anlasser die Brennkraftmaschine bis in einen Bereich von etwa 150 bis 250 U/min, insbesondere 180 U/min, derart, das ab diesem Zeitpunkt Zündungen eines Brennungsgemisches erfolgen können. In dem Intervall zwischen dem Betriebspunkten „1” und „2” erreicht die Brennkraftmaschine ihre Lehrlaufdrehzahl von etwa 750 U/min, wobei in den Intervallen „0”–„1” und „1”–„2” auftretenden Drehungleichförmigkeiten in der Startstufe 110 gedämpft werden.
  • Hat die Brennkraftmaschine ihre Leerlaufdrehzahl erreicht, kann in einem Intervall „2”–„3” eine Aktion des Fahrbetriebes durchgeführt werden, wobei die Brennkraftmaschine ein positives Moment abgibt und beispielsweise auf eine Drehzahl von 1500 U/min beschleunigt wird. In dem Intervall „2”–„3” auftretende Drehungleichförmigkeiten werden durch die zweit Stufe 112, die als Fahrbetriebs-Entkopplung 114 ausgebildet ist, von dem Antriebsstrang entkoppelt, wobei die Fahrbetriebs-Entkoppelung 114 dämpfungsfrei arbeitet und die Startstufe 110 sich in einer Anschlagsposition befindet, so dass keine Dämpfung auftritt.
  • Ergibt sich nun eine Betriebssituation, beispielsweise ein Fahren hinter einem anderen Fahrzeug, in der ein Fahrzeug aus einem Zugbetrieb, das heißt aus einer Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine (Moment „plus”) in einen Schubbetrieb wechseln muss (Moment „minus”) – wie in dem Intervall „3”–„4” gezeigt, wirkt neben der Fahrbetriebs-Entkopplung 114 auch die Startstufe 110, in dem in einer Startstufe 110 eine Dämpfung erfolgt. Eine solche Wirkung zeigen Schwungräder gemäß dem Stand der Technik nicht, denn bei diesen befinden sich die vorhandenen Dämpfungsfedern, die als Bogenfedern ausgebildet sind, in einem Zustand der Selbsthemmung und fallen durch einen Freiweg durch, was wegen der notwendigerweise harten Federn der Fahrbetriebsentkopplung zu einem Brummen und zu Schlägen führt, die auch mit einem Verschleiß verbunden sind. Dagegen wirkt die Startstufe 110 gemäß der Erfindung mit ihrem gezielten Einsatz eines reibungsbehafteten Verdrehspieles dämpfend, und sie verbessert damit das Betriebsverhalten des Antriebsstrangs. Die Startstufe 110 wirkt in gleicher Weise bei einer erneuten Leistungsabforderung im Intervall „4”–„5”, so dass die Startstufe 110 mehr ist, als eine einfache Startstufe gemäß dem Stand der Technik.
  • Durch die Erfindung ist es möglich und in der bevorzugten Ausgestaltung auch gewünscht, dass ein Verdrehweg in der Fahrbetriebs-Entkopplung 114 von 30° bis 50° vorzugsweise 40° zur Verfügung steht. Der Verdrehweg in der Startstufe 110 liegt vorzugsweise bei bis zu 80°, insbesondere bei 50° Verdrehung. Die großen zulässigen Verdrehwege gehen mit einer gesenkten Gesamtfederrate des Schwungrades 100 einher.
  • Die besonders bevorzugte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades 100 kann im Rahmen der Erfindung auch als Schwungrad mit einer Startstufe 110 als Innendämpfer und einem reibungsarmen Außendämpfer mit niedriger Federrate ausgeführt werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Schwungrad 200 gemäß einer in 2 anhand eines Ersatzschaltbildes gezeigten besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Schwungrad 100 gemäß der ersten Ausführungsform lediglich in einer Detailänderung der ersten Stufe 208, sodass für Elemente der zweiten Ausführungsform, die Elemente der ersten Ausführungsform entsprechen, Bezugszeichen verwendet worden sind, die gegenüber der ersten Ausführungsform um 100 erhöht sind. Auf die entsprechende Beschreibung wird hiermit ausdrücklich verwiesen und Bezug genommen.
  • Die Funktion des Schwungrades 200 ist entsprechend der Funktion des ersten Schwungrades 100, wobei wiederum auch die Startstufe 210 nicht nur in einer Startphase Wirkung entfaltet.
  • Wie die erste Ausführungsform weist die zweite Ausführungsform ein erstes Schwungradelement 202, ein zweites Schwungradelement 204 sowie ein dazwischen angeordnetes Feder- und Dämpfungssystem 206 auf, welches neben der ersten Stufe 208 eine außen liegende zweite Stufe 212 aufweist. Die erste Stufe 208 ist wiederum eine Startstufe 210, und die zweite Stufe 212 eine Entkopplung 214. Mit ihren Druckfederpaaren 218, einer Eingangsscheibe 220, einer Ausgangsscheibe 222, ersten und zweiten Federn 224, 226 sowie einem Nulllageelement 228 gleicht die zweite Stufe 212 der zweiten Ausführungsform der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades 100. Wie bei der ersten Ausführungsform sind in dem Feder- und Dämpfungssystem 206 die erste und die zweite Stufe 208, 212 über ein Rotationselement 216 in Reihe geschaltet.
  • Auch die erste Stufe 208 der zweiten Ausführungsform weist ein erstes Federelement 230 sowie ein erstes und ein zweites Dämpfungselement 234, 236 auf, wobei das erste Federelement 230 jedoch zwischen einer Ausgangsseite 238 und einer Eingangsseite 240 derart angeordnet ist, dass die Federwirkung erst nach Durchlaufen eines Spiels einsetzt. Dies senkt die Federrate der als Startstufe 210 ausgebildeten ersten Stufe 208 und verbessert dadurch das Resonanzverhalten. Das dabei im Zusammenhang mit dem ersten Federelement 230, das als Bogenfeder 232 ausgebildet ist, verwendete Bauelement ist mit 250 bezeichnet. Vorzugsweise ist mindestens eines der Dämpfungselemente 234, 236 derart fliehkraftbetätigt ausgebildet, dass mit zunehmender Fliehkraft die Reibung und damit die Dämpfung erhöht wird.
  • Ein in 3 anhand eines Ersatzschaltbildes gezeigtes Schwungrad 300 gemäß einer besonders bevorzugten dritten Ausführungsform der Erfindung kann als Weiterbildung der ersten oder zweiten Ausführungsform ausgebildet sein, wobei dann eine erste Stufe 308 mit oder ohne eine Steuerscheibe 350 ausgebildet ist. Da die dritte Ausführungsform eine Weiterbildung der ersten bzw. zweiten Ausführungsform ist, werden für Elemente, die der ersten bzw. zweiten Ausführungsform entsprechen, Bezugzeichen verwendet, die um 200 bzw. 100 erhöht sind. Auf die entsprechende Beschreibung wird ausdrücklich verwiesen und Bezug genommen.
  • Von der ersten und zweiten Ausführungsform unterscheidet sich die dritte Ausführungsform in der Gestaltung der zweiten Stufe 312, welche ein zweites Rotationselement 360 aufweist, welches zwischen in Reihe geschalteten Druckfedern oder – wie in 3 gezeigt – reibungsarmen Biegedrehfedern 362, 364 angeordnet ist.
  • Bei der dritten Ausführungsform ist das erste Federelement 330, welches mit der gesamten Startstufe 310 innerhalb der zweiten Stufe 312 angeordnet ist, eine sehr weiche Feder, um eine gute Entkopplung zu bewirken. Durch das erste und das zweite Reibungselement 334, 336 wird gleichwohl eine flache Federrate bewirkt, die für das Resonanzverhalten in einer Startphase positiv ist. Die Reibungselemente 334, 336 bewirken wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform eine gestufte Spielreibung.
  • Ein Schwungrad 400 gemäß dem in 4 gezeigten Ersatzschaltbild entspricht in wesentlichen Elementen den zuvor beschriebenen Schwungrädern 100, 200, 300, sodass zur Bezeichnung von Elementen des Schwungrades 400, die Elementen der ersten, zweiten bzw. dritten Ausführungsform entsprechen, Bezugzeichen verwendet worden sind, die um 300, 200 bzw. 100 erhöht worden sind. Auf die entsprechende Beschreibung wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen und verwiesen.
  • Das Schwungrad 400 weist zwischen einem ersten Schwungradelement 402 und einem zweiten Schwungradelement 404 ein Feder- und Dämpfungssystem 406 auf, bei dem eine erste Stufe 408 und eine zweite Stufe 412 gebildet sind. Die zweite Stufe 412 gleicht der zweiten Stufe 312 der dritten Ausführungsform, sodass auf diese Ausführungsform diesbezüglich ausdrücklich Bezug genommen und verwiesen wird. Auch in der Funktion gleicht die vierte Ausführungsform den anderen Ausführungsformen, wobei die Entkopplung allerdings besser ist. Bei allen bevorzugten Ausführungsformen ist wesentlich, dass in den Entkopplungsstufen eine Kopplung über eine Dämpfung nicht besteht.
  • Dagegen ist die erste Stufe 408 der dritten Ausführungsform zu den ersten Stufen der früheren Ausführungsformen unterschiedlich gestaltet, indem eine Reibungsstufe 470 und eine Entkopplungsstufe 472 in Reihe geschaltet sind.
  • In der Reibungsstufe 470 sind ein erstes Dämpfungselement 435 und ein zweites Dämpfungselement 437 parallel geschaltet, wobei die Dämpfungselemente 435 und 437 im Wesentlichen den Dämpfungselementen 134 und 136 entsprechen, nicht jedoch zu einem Federelement parallel geschaltet sind. Die Reibungselemente 435, 437 bewirken eine gestufte Spielreibung zur Dämpfung einer Zwischenflanschresonanz und Absenkung der Gesamtresonanzfrequenz des Schwungrades 400. Um beliebige Verdrehwinkel zwischen dem ersten Schwungradelement 402 und dem zweiten Schwungradelement 404 zu verhindern, weist die Reibungsstufe einen Anschlag 474 auf, der ähnlich wie eine Steuerscheibe ausgebildet ist.
  • Die Entkopplungsstufe 472 der ersten Stufe 408 weist ein erstes Federelement 431 auf, welches reibungs- und dämpfungsfrei ausgebildet und insbesondere als Biegedrehfeder oder Schraubendrehfeder ausgebildet ist.
  • Der Vollständigkeit halber sei noch darauf hingewiesen, dass in der zweiten Stufe 412 erste Federn 424 und zweite Federn 426, welche reibungsfreie Druckfeder sind, über ein Element 460 einander angeschlossen sind, wobei die erste Stufe 412 insgesamt über ein Rotationselement 416 an die zweite Stufe angeschlossen ist.
  • Bei allen besonders bevorzugten Ausführungsformen wird ein bestehender Zielkonflikt zwischen einer möglichst hohen Reibung (Dämpfung) bei einer Resonanzdrehzahl einerseits und einer möglichst geringen Reibung im Fahrbetrieb in einem besonders günstigen Verhältnis gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Schwungrad und insbesondere dessen besonders bevorzugte Ausführungsformen sind vorzugsweise für Antriebsstränge eines Personenkraftwagens mit 4-Zylinder oder 6-Zylinderantrieb und Schaltgetriebe vorgesehen, sie können aber auch vorteilhaft im Zusammenhang mit Wandlern und/oder Hybridantrieben eingesetzt werden.
  • 100
    Schwungrad
    102
    erstes Schwungradelement
    104
    zweites Schwungradelement
    106
    Feder- und Dämpfungssystem
    108
    erste Stufe
    110
    Startstufe
    112
    zweite Stufe
    114
    Entkopplung
    116
    Rotationselement
    118
    Druckfederpaare
    120
    Eingangsscheibe
    122
    Ausgangsscheibe
    124
    erste Feder
    126
    zweite Feder
    128
    Nulllageelement
    130
    erstes Federelement
    132
    reibungsbehaftete Bogenfeder
    134
    erstes Dämpfungselement
    136
    zweites Dämpfungselement
    138
    Ausgangsseite
    140
    Eingangsseite
    200
    Schwungrad
    202
    erstes Schwungradelement
    204
    zweites Schwungradelement
    206
    Feder- und Dämpfungssystem
    208
    erste Stufe
    210
    Startstufe
    212
    zweite Stufe
    214
    Entkopplung
    216
    Rotationselement
    218
    Druckfederpaare
    222
    Ausgangsscheibe
    224
    erste Feder
    226
    zweite Feder
    228
    Nulllageelement
    230
    erstes Federelement
    232
    reibungsbehaftete Bogenfeder
    234
    erstes Dämpfungselement
    236
    zweites Dämpfungselement
    238
    Ausgangsseite
    240
    Eingangsseite
    250
    Steuerscheibe
    300
    Schwungrad
    308
    erste Stufe
    310
    Startstufe
    312
    zweite Stufe
    330
    erstes Federelement
    334
    erstes Dämpfungselement
    336
    zweites Dämpfungselement
    350
    Steuerscheibe
    360
    Rotationselement
    362
    reibungsarme Biegefeder
    364
    reibungsarme Biegefeder
    400
    Schwungrad
    402
    erstes Schwungradelement
    404
    zweites Schwungradelement
    406
    Feder- und Dämpfungssystem
    408
    erste Stufe
    412
    zweite Stufe
    416
    Rotationselement
    424
    erste Feder
    426
    zweite Feder
    431
    erstes Federelement
    435
    Dämpfungselement
    437
    Dämpfungselement
    460
    Element
    470
    Reibungsstufe
    472
    Entkopplungsstufe
    474
    Anschlag
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 3545857 C1 [0003]
    • - DE 3609149 C2 [0004]

Claims (9)

  1. Schwungrad, mit einem ersten Schwungradelement (102; 202; 302; 402), einem zweiten Schwungradelement (104; 204; 304; 404) sowie einem dazwischen angeordneten Feder- und Dämpfungssystem (106; 206; 306; 406), welches eine erste und eine zweite Stufe (108, 112; 208, 212; 308, 312; 408, 412) aufweist, wobei die erste Stufe als gedämpfte Stufe (108; 208; 308; 408) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stufe (112; 212; 312; 412) dämpfungsarm, insbesondere dämpfungsfrei ausgebildet ist, wobei die erste Stufe (108; 208; 308; 408) und zweite Stufe (112; 212; 312; 412) in Reihe geschaltet sind.
  2. Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stufe (112; 212; 312; 412) mindestens ein erstes, vorzugsweise mehrere Druckfederpaare (118; 218) aufweist, die vorzugsweise in Reihe geschaltet sind.
  3. Schwungrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Stufe (112; 212; 312; 412) bezüglich einer gemeinsamen Rotationsachse auf unterschiedlichen Wirkradien angeordnet sind, wobei die zweite Stufe (112; 212; 312; 412) vorzugsweise auf einem größeren Wirkradius, insbesondere gegenüber der ersten Stufe (108; 208; 308; 408) radial außen angeordnet ist.
  4. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (108; 208; 308) mindestens ein erstes Federelement (130; 230; 330) aufweist, welches als reibungsbehaftete Feder, insbesondere Bogenfeder ausgebildet ist.
  5. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (130; 230; 330) erst nach Durchlaufen eines Freiweges (Verdrehspiels), insbesondere nach einem Verdrehspiel von 10°–20°, vorzugsweise 15° wirkt,
  6. Schwungrad nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die erste Stufe (108; 208; 308) parallel zu dem ersten Federelement (130; 230; 330) als Dämpfungselement mindestens ein Reibungselement aufweist.
  7. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (108; 208; 308) mindestens einen ersten und einen zweiten Dämpfungsbereich aufweist, wobei vorzugsweise die Wirkung der Dämpfungsbereiche in Abhängigkeit von einem Verdrehwinkel einsetzt, wobei dazu vorzugsweise der zweite Dämpfungsbereich Wirkelemente aufweist, die erst nach Durchlaufen eines Verdrehspiels ihre Wirkung entfalteten.
  8. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (108; 208; 308) mindestens ein Dämpfungselement aufweist, dessen Dämpfung mit zunehmender Fliehkraft ansteigt.
  9. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Stufe (108, 112; 212; 308, 312; 408, 412) bezüglich einer gemeinsamen Rotationsachse auf unterschiedlichen Wirkradien angeordnet sind, wobei die zweite Stufe (112; 212; 312; 412) vorzugsweise auf einem größeren Wirkradius, insbesondere gegenüber der ersten Stufe (108; 208; 308; 408) radial außen angeordnet ist.
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