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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungstilger für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Eingangsteil und einem mit dem Eingangsteil verbundenen Ausgangsteil.
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Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen sind zum größten Teil mit einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine, beispielsweise einem Diesel- oder Ottomotor ausgerüstet. Zur Schwingungsisolation der Drehschwingungen werden eine Vielzahl von Lösungen und deren Kombinationen vorgeschlagen. Beispielsweise sind Drehschwingungsdämpfer in Kupplungsscheiben einer Reibungskupplung aus der
DE 34 27 705 A1 bekannt. Weiterhin sind Zweimassenschwungräder, bei denen eine primäre Schwungmasse direkt an einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine aufgenommen ist, beispielsweise aus den Dokumenten
DE 38 10 644 A1 und
DE 10 2009 033 864 A1 bekannt. Weiterhin sind Drehschwingungstilger bekannt, die Drehschwingungen mittels einer gegenüber einer drehenden Welle verlagerbaren Masse tilgen. Hierbei ist beispielsweise aus der
DE 10 2009 042 836 A1 ein als Fliehkraftpendel ausgebildeter drehzahladaptiver Drehschwingungstilger in Verbindung mit einem Zweimassenschwungrad bekannt, wobei das Fliehkraftpendel mit der Drehzahl der Kurbelwelle zunehmende Schwingungsmoden tilgt. Diesen Ausführungsformen ist gemein, dass deren konstruktiver Aufbau eine hohe Anzahl an Bauteilen erfordert, so dass deren Fertigung aufwendig und daher nicht geeignet für einfache Kraftfahrzeuge ist. Weiterhin sind diese Vorrichtungen insbesondere unter harten Umweltbedingungen mit unbefestigten Straßen und Wasserzutritt in den Antriebsstrang anfällig und bedürfen unter diesen Bedingungen aufwendigen Kapselungen.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, insbesondere für einfach ausgebildete, unter harten Umweltbedingungen eingesetzte Kraftfahrzeuge eine einfache und robuste Vorrichtung zur Schwingungsisolation von Triebstrangschwingungen vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsbeispiele wieder.
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Der vorgeschlagene Drehschwingungstilger eignet sich insbesondere für einen Antriebsstrang von einfachen und unter robusten Einsatzbedingungen betriebenen Kraftfahrzeugen. Durch die komplette Kapselung des Ringvolumens und den in diesen enthaltenen Komponenten zur dynamischen Schwingungstilgung ist in einfacher Weise eine von äußeren Bedingungen unabhängige einfache Schwingungsisolation ohne eine Vielzahl von bewegten Teilen möglich. Hierbei sind in einfachster Ausbildung ein beispielsweise mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundenes Eingangsteil und ein Ausgangsteil, das die Verbindung zu einem nachgeordneten Getriebe herstellt, fest miteinander verbunden. In weiteren Ausführungsformen können zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil weitere Komponenten zur Schwingungstilgung vorgesehen sein, beispielsweise ein Drehschwingungsdämpfer und/oder ein weiterer Drehschwingungstilger, beispielsweise zur Isolation derselben oder weiterer Schwingungsordnungen. In das Eingangsteil ist ein, ein Ringvolumen bildender Torus integriert, wobei das Ringvolumen zumindest teilweise mit einem Medium befüllt ist. Durch das Medium mit verlagerbaren aufeinander reibenden Partikeln wie Sand, Stahlkugeln und/oder dergleichen wird ein Dämpfungseffekt für Schwingungen erzielt. In besonders vorteilhafter Weise kann in dem Torus ein Ringteil mit zumindest einer in Umfangsrichtung mit dem Medium wechselwirkenden Widerstandsfläche verdrehbar aufgenommen sein. Aufgrund der bei drehendem Drehschwingungstilger unter Fliehkrafteinfluss stehenden Innenkomponenten des Torus wird eine drehzahladaptive Tilgung von Drehschwingungen erzielt. Des Weiteren kann bei einer axial spielbehafteten Aufnahme des Ringteils in dem Torus und durch die axiale Verlagerung des Mediums eine Tilgung von Axial- und Kippschwingungen vorgesehen sein.
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Die zumindest eine Widerstandsfläche erzeugt einen hydraulischen Widerstand gegenüber dem Medium. Die durch Gaskräfte der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine erzeugten Drehungleichförmigkeiten versuchen dabei das Eingangsteil zu beschleunigen, das gleichförmig drehende Medium mit dem Ringteil bremsen aufgrund ihrer Trägheitsmasse diese Beschleunigung mit einem sich abhängig von der Fliehkraft einstellenden Trägheitsmoment, wobei aufgrund der zumindest einen Widerstandsfläche zusätzlich eine Relativverdrehung des Ringteils gegenüber dem Medium erschwert ist. An dem bevorzugt aus Blech hergestellten Ringteil können Widerstandsflächen in Form von Zusatzblechen angeordnet sein. Es hat sich jedoch als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die zumindest eine Widerstandfläche aus dem Ringteil axial ausgestellt ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann hierbei das Ringteil aus zwei miteinander verbundenen Blechteilen gebildet sein, welche jeweils zumindest eine, bevorzugt mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Widerstandsflächen aufweisen. Die Blechteile sind hierbei in bevorzugter Weise als Gleichteile ausgebildet.
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Die axiale Ausstellung der Widerstandsflächen erfolgt weiterhin in bevorzugter Weise beidseitig des Ringteils. Hierbei können die Widerstandsflächen wie Flügel als axiale Positionierung des Ringteils im Torus dienen, indem an diese entsprechende Gleitflächen ausgebildet sind. Im Weiteren kann das Ringteil radial außen gegenüber dem Innenumfang des Torus eine Gleitfläche ausbilden. In einer weiteren Ausführungsform kann zwischen Innenumfang und Ringteil eine Wälzlagerung vorgesehen sein.
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Um bei einem Abklingen einer Drehschwingung, die eine Verzögerung des Torus bewirkt, eine durch das Ringteil und das Medium beschleunigende Wirkung zu erzielen, können mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Widerstandsflächen vorgesehen sein, wobei zumindest zwei Widerstandsflächen bezüglich ihrer Anströmwirkung in Umfangsrichtung gegenläufig ausgebildet sind. Die Anzahl und/oder Gesamtfläche der gegeneinander wirksamen Widerstandsflächen kann identisch sein. Alternativ können die in die beiden Umfangsrichtungen wirksam angeordneten Widerstandsflächen unterschiedlich groß sein, beispielsweise kann bei einem auftretenden Drehschwingungspeak die beim Anstieg des Peaks wirksame Widerstandsfläche größer als die beim Abklingen des Peaks wirksame Widerstandsfläche sein.
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Das verwendete Medium kann abhängig von der vorgesehenen Anwendung ein pulverförmiger Feststoff, beispielsweise Sand, Graphitpulver, Keramikpulver, Metallpulver oder dergleichen sowie deren oder ähnliche Mischungen gebildet sein. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, Fluide als Medien einzusetzen, beispielsweise hydrophile Flüssigkeiten wie Wasser, hydrophobe Flüssigkeiten wie Öl, deren homogene Mischungen, Lösungen, Emulsionen dieser oder Suspensionen mit Feststoffen. Hierbei kann Öl oder eine Suspension von Öl und Graphit infolge deren positiven Schmiereigenschaften besonders vorteilhaft sein. Dem Medium können des Weiteren Gleiteigenschaften des Ringteils verbessernde Zusätze, beispielsweise Teflon-Partikel und dergleichen zugesetzt sein.
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Der Torus ist bevorzugt aus zwei miteinander dicht verbundenen Blechteilen gebildet. Hierbei können die Blechteile dicht miteinander verschweißt und/oder mittels Nieten unter Zwischenlage einer Ringdichtung miteinander vernietet sein. Beispielsweise können die Blechteile radial außen dicht verschweißt und innen vernietet sein. An den Nieten kann zugleich das Ausgangsteil aufgenommen sein. Um eine Schwungmasse, beispielsweise im Sinne eines Einmassenschwungrads auszubilden, können die Blechteile eine entsprechende Masse und Festigkeit ausbildende Blechstärke ausbilden. Beispielsweise kann ein Blechteil gegenüber dem anderen mit größerer Blechstärke versehen sein und mit einem Antriebselement, beispielsweise der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden sein. Im Sinne einer Verminderung der Anzahl der Bauteile kann aus einem Blechteil, bevorzugt dem mit der geringeren Blechstärke ein radial außen angeordneter Geberring zur Steuerung der Brennkraftmaschine einteilig mit bevorzugt axial umgelegten Markierungen angeordnet sein. An dem Außenumfang des Drehschwingungstilgers, beispielsweise an einem der Blechteile kann zudem oder alternativ ein Anlasserzahnkranz angeordnet sein.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 die obere Hälfte eines um eine Drehachse angeordneten Drehschwingungstilgers im Schnitt und
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2 ein Detail eines Ringteils der 1 in Ansicht.
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Die 1 zeigt die obere Hälfte des um die Drehachse d drehenden, einem angedeuteten, typischen Bauraum einer Kupplungsglocke eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs untergebrachten Drehschwingungstilgers 1 mit dem an der Kurbelwelle 2 einer Brennkraftmaschine befestigten Eingangsteil 3 und dem in diesem Ausführungsbeispiel die Reibungskupplung 5 aufnehmenden Ausgangsteil 4. In weiteren Ausführungsformen kann das Ausgangsteil in anderer Weise mit einem nachfolgenden Getriebe verbunden sein, beispielsweise einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, eine Nasskupplung oder eine trockene oder nasse Doppelkupplung mit zwei Reibungskupplungen aufnehmen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind Eingangsteil 3 und Ausgangsteil 4 mittels der Niete 6 fest miteinander verbunden. In weiteren Ausführungsbeispielen kann zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil ein Drehschwingungsdämpfer oder dergleichen zur Ergänzung der Tilgerfunktion des Drehschwingungstilgers 1 wirksam angeordnet sein.
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Das Eingangsteil 3 ist aus den Blechteilen 7, 8 gebildet und bildet in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Ausgangsteil 4 und der Reibungskupplung 5 eine gemeinsame Schwungmasse der Kurbelwelle 2. Eine Teilung der gemeinsamen Schwungmasse zur Erzielung eines geteilten Schwungrads mit gegeneinander entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung verdrehbaren Schwungmassen kann vorgesehen sein. Das mit größerer Materialstärke versehene Blechteil 7 ist mittels der Schrauben 9 und des Verstärkungsrings 10 an der Kurbelwelle 2 aufgenommen. Das mit geringerer Materialstärke versehene Blechteil 8 ist radial außen mit dem Blechteil 7 mittels der hier als Durchschweißung ausgebildeten Schweißverbindung 11 verbunden und weist radial außen den Geberring 12 mit axial in Richtung des auf dem Blechteil 7 fest angeordneten Anlasserzahnkranzes 14 umgelegte Markierungen 13 auf. Radial innen sind die Blechteile 7, 8 unter Zwischenlegung der Ringdichtung 7a mittels der Niete 6 dicht miteinander verbunden. Es versteht sich, dass die Blechteile 7, 8 durch massive Stahlteile wie beispielsweise Guss-, Schmiede-, Sinterteile und dergleichen ausgebildet sein können und gegebenenfalls spanend endbearbeitet sein können.
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Die Blechteile 7, 8 bilden mittels ihrer radial äußeren topfförmigen Ausbildung den Torus 15 mit dem Ringvolumen 16. Das Ringvolumen 16 nimmt das in diesem verlagerbare Ringteil 17 auf. Das Ringteil 17 wird dabei über die Axialspalte 21, 22 und die Radialspalte 23, 24 in dem Ringvolumen geführt und bildet hierzu entsprechende Gleitlagerungen aus. Das Ringteil 17 wird vor dem Fügen der Blechteile 7, 8 eingelegt. Das Ringvolumen 16 des Torus 15 ist zumindest teilweise mit dem Medium 18 befüllt, das bevorzugt aus Schmiereigenschaften bereitstellenden Materialien gebildet ist, die den Gleitkontakt des Ringteils 17 an den Innenwänden des Torus 15 verbessern. Zur Befüllung des Ringvolumens 16 mit Medium 18 dient die anschließend an die Befüllung mit dem Stopfen 19 verschlossene Öffnung 20.
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Das Ringteil 17 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus den beiden aneinander gelegten, hier als Gleichteile ausgebildeten Blechteilen 25 gebildet, die mittels der radial innen angeordneten Niete 26 fest miteinander verbunden sind. Radial außerhalb der Niete 26 sind aus den Blechteilen 25 die Widerstandsflächen 27 ausgestellt, die entsprechend Flügeln in bevorzugt beide Umfangsrichtungen einen hydraulischen Widerstand für das Medium 18 darstellen. Dreht der Drehschwingungstilger 1 um die Drehachse d werden im Fliehkraftfeld das Medium 18 und das Ringteil 17 bei einer gleichförmigen Drehbewegung nach radial außen und in Umfangsrichtung beschleunigt und nehmen einen Gleichgewichtszustand ein. Treten Drehungleichförmigkeiten im Sinne einer sich zeitlich periodisch ändernden Drehbeschleunigung auf, dienen Medium 18 und Ringteil 17 als Tilgermassen, wobei das Ringteil 17 zusätzlich hydraulisch gegenüber dem Medium 18 insbesondere mittels der Widerstandsflächen 27 verzögert wird und einen zusätzlichen Tilgungsbeitrag leistet. Insoweit werden drehzahlabhängig die Tilgungseigenschaften des Drehschwingungstilgers 1 unter Anderem von den Massen des Mediums 18 und des Ringteils 17, dem Radius und der radialen Ausdehnung des Torus 15, den Reibeigenschaften des Ringteils 17 gegenüber den Innenwänden des Torus 15, der Viskosität des Mediums 18 und dergleichen bestimmt und können entsprechend eingestellt werden. Je nach Ausbildung der Axialspalte 21, 22 kann das Ringteil 17 zusätzlichen axiale Tilgungseigenschaften aufweisen, indem dieses bei auftretenden Axial-, Kipp-, Taumel- und/oder Schirmschwingungen der Kurbelwelle, die durch Verbiegen der Kurbelwelle unter den von den Zylindern der Brennkraftmaschine eingetragenen Gaskräfte entstehen, als axial wirksame, gegenüber dem Eingangsteil 3 hydraulisch gekoppelte Tilgermasse dient.
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Die 2 zeigt ein Detail eines der Blechteile 25 in Ansicht. Aus dem Blechteil 25 sind die über den Umfang verteilt angeordneten beiden Flügel 28, 29 mit den Widerstandsflächen 27, 27a axial in eine Richtung ausgestellt. Die Wirkung der Widerstandsflächen 27, 27a ist gegenüber dem Medium (1) in Umfangsrichtung gegenläufig, so dass während einer peakförmig auftretenden Drehunförmigkeit der Kurbelwelle während der ansteigenden Flanke eine Verzögerung des Ringteils 17 und bei abklingender Flanke eine Beschleunigung des Ringteils 17 durch das drehende Medium 18 bewirkt wird. Die Öffnung 30 dient der Aufnahme eines der Niete 26 (1).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungstilger
- 2
- Kurbelwelle
- 3
- Eingangsteil
- 4
- Ausgangsteil
- 5
- Reibungskupplung
- 6
- Niet
- 7
- Blechteil
- 7a
- Ringdichtung
- 8
- Blechteil
- 9
- Schraube
- 10
- Verstärkungsring
- 11
- Schweißverbindung
- 12
- Geberring
- 13
- Markierung
- 14
- Anlasserzahnkranz
- 15
- Torus
- 16
- Ringvolumen
- 17
- Ringteil
- 18
- Medium
- 19
- Stopfen
- 20
- Öffnung
- 21
- Axialspalt
- 22
- Axialspalt
- 23
- Radialspalt
- 24
- Radialspalt
- 25
- Blechteil
- 26
- Niet
- 27
- Widerstandsfläche
- 27a
- Widerstandsfläche
- 28
- Flügel
- 29
- Flügel
- 30
- Öffnung
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3427705 A1 [0002]
- DE 3810644 A1 [0002]
- DE 102009033864 A1 [0002]
- DE 102009042836 A1 [0002]
