DE102014222003A1

DE102014222003A1 - Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen

Info

Publication number: DE102014222003A1
Application number: DE102014222003.3A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Butter; Gregor Polifke; Martin Strobl; Gunther Seitz; Miroslav Kovacevic; Sascha Hoffmann
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-05-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Dämpfung von Schwingungen, insbesondere Drehschwingungsdämpfer, mit einer Primäreinheit (10) und einer Sekundäreinheit (11) und im Kraftfluss zwischen diesen angeordneten Zwischeneinheit (9) mit zumindest zwei koaxial zueinander angeordneten, in Reihe geschalteten und über die Zwischeneinheit (9) gekoppelten Dämpferanordnungen (2, 3), wobei zumindest eine der Dämpferanordnungen (2, 3) eine hydraulische Dämpfungseinrichtung (5) umfasst, die parallel zur Einrichtung (4, 6) zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung dieser Dämpferanordnung (2, 3) geschaltet ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Dämpfungseinrichtung (5) zumindest teilweise außerhalb des radialen Anordnungsbereiches dieser vorgenannten Einrichtung (4, 6) zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Vorrichtungen zur Dämpfung von Schwingungen, insbesondere Torsionsschwingungsdämpfer, sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Diese fungieren bei Anordnung in einem Antriebsstrang in Kraftflussrichtung betrachtet zwischen einem Antrieb und einem Abtrieb als elastische Kupplung, d.h. übertragen Drehmoment und kompensieren gleichzeitig Schwingungen bei der Leistungsübertragung. Denkbar ist auch eine Ausführung als Tilger ohne Drehmomentübertragung. Mechanische Dämpferausführungen umfassen zumindest eine Primäreinheit und eine Sekundäreinheit, die in Umfangsrichtung um eine geometrische Achse relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind, wobei die Kopplung zwischen diesen über Mittel zur Drehmomentübertragung und Dämpfung, die in der Regel von Federeinheiten gebildet werden, erfolgt.
Um an unterschiedliche Antriebsanforderungen angepasste Dämpfungskonzepte zu realisieren, werden derartige Vorrichtungen mit Reihen- oder Parallelschaltung einzelner Dämpferanordnungen ausgeführt. Ausführungen mit Reihenschaltung sind beispielsweise aus nachfolgend genannten Druckschriften vorbekannt:
DE 30 47 039 A1
DE 10 2008 032 009 A1
WO 09015625A1
DE 100 10 953 B4
DE 30 47 039 A1 offenbart eine Ausführung einer Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen mit zwei in Reihe geschalteten Dämpferanordnungen mit zwei konzentrischen Kreisen von Federeinheiten, die in einem Gehäuse angeordnet sind und von Antriebszungen angetrieben werden, welche an einem Antriebselement montiert sind, beispielsweise einer Kolbenplatte für eine Sperrkupplung. Schwimmende Elemente separieren dabei die Federn in den inneren und äußeren Federkreisen in zwei oder mehreren Federgruppen. Der Aufbau der Vorrichtung ist sehr komplex und benötigt viel Bauraum.
Weitere Ausführungen einer Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen sind aus DE 10 2008 032 009 A1 und WO09015625A1 vorbekannt. Die einzelne Vorrichtung umfasst zumindest zwei in Reihe angeordnete Dämpferanordnungen, eine erste als Vordämpferstufe ausgeführte Dämpferanordnung und eine zweite als Hauptdämpferstufe ausgeführte Dämpferanordnung, wobei die Hauptdämpferstufe von einer als Reihendämpfer ausgeführten Dämpferanordnung gebildet wird, umfassend zumindest zwei in Reihe geschaltete Dämpfer. Die die Hauptdämpferstufe bildende Dämpferanordnung ist in radialer Richtung auf einem größeren Durchmesser angeordnet, als die die Vordämpferstufe bildende Dämpferanordnung. Beide Dämpferstufen sind über einen schwimmenden Zwischenflansch miteinander gekoppelt. Die Auslegung der Dämpferstufen erfolgt über die Anordnung und Konfiguration der Federeinheiten und ist somit durch diese begrenzt.
Allen vorgenannten Ausführungen gemeinsam ist die konkrete Anpassung der Federkennlinie im Hinblick auf ein gewünschtes Verhalten in einem bestimmten Betriebsbereich. Die Dämpfung erfolgt rein mechanisch und ist durch die Auslegung und Konfiguration der verwendeten Federeinheiten charakterisiert und Verschleiß unterworfen.
Die DE 100 10 953 B4 offenbart eine Vorrichtung mit zwei in Reihe geschalteten Dämpferanordnungen, umfassend Federeinheiten aufweisende Einrichtungen zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung. Die Federeinheiten sind in einem durch Bauteile einer Primäreinheit gebildeten, mit einem viskosen Medium zumindest teilweise gefüllten, radial nach außen hin dichten, ringartigen Kanal aufgenommen, wobei die Sekundäreinheit eine Nabe zur Aufnahme auf einer Welle des Antriebsstranges, wie insbesondere einer Getriebeeingangswelle, aufweist, welche mittels eines mit dieser antriebsmäßig verbundenen, ringartigen Flanschkörpers und unter Zwischenschaltung der Federeinheiten mit der Primäreinheit des Schwingungsdämpfers zumindest begrenzt verdrehbar gekoppelt ist. Durch den Einsatz eines Schmiermittels, wie z. B. Fett, kann der Verschleiß an den Energiespeichern bzw. an den diese entgegen der Fliehkrafteinwirkung radial abstützenden Bauteilen verringert werden. Zusätzlich wird zur Bereitstellung einer hydraulischen Dämpfung durch Verwirbelung bzw. Verdrängung von viskosem Medium vorgeschlagen, den ringartigen Kanal mit viskosem Medium bzw. Schmiermittel zu befüllen. Der Grad der hydraulischen Dämpfung ist aufgrund der Bindung der hydraulischen Dämpfungsanordnung an die baulichen Gegebenheiten der mechanischen Dämpferanordnung begrenzt und die Wirkung ist nicht frei einstellbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen derart weiterzuentwickeln, dass mit dieser für unterschiedliche vordefinierte Betriebszustände eine vordefinierte Dämpfungscharakteristik bereitgestellt wird, sowie durch einen geringen konstruktiven Aufwand, eine minimale Baugröße und kompakte Anordnung aller Systemkomponenten charakterisiert ist. Desweiteren sollen die Vorteile eines mechanischen und hydraulischen Dämpfungssystems in optimaler Weise miteinander vereint werden. Insbesondere ist eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen zu schaffen, die die Vorteile von in Reihe geschalteten Dämpferanordnungen mit den Vorteilen einer hydraulischen Dämpferanordnung vereint.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine erfindungsgemäß ausgeführte Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, insbesondere Drehschwingungsdämpfer,

– mit einer Primäreinheit und einer Sekundäreinheit, die in Umfangsrichtung um eine geometrische Achse relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind;
– mit einer im Kraftfluss zwischen Primäreinheit und Sekundäreinheit frei von einer direkten drehfesten Verbindung mit diesen angeordneten Zwischeneinheit;
– mit zwei koaxial zueinander angeordneten, in Reihe geschalteten und über die Zwischeneinheit gekoppelten Dämpferanordnungen – einer ersten, die Primäreinheit aufweisenden Dämpferanordnung (5) und einer zweiten, die Sekundäreinheit aufweisenden Dämpferanordnung (7) –, umfassend jeweils zumindest eine Energiespeichereinheiten aufweisende Einrichtung zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung zwischen der jeweiligen Einheit – Primäreinheit oder Sekundäreinheit – und der Zwischeneinheit; wobei zumindest eine der Dämpferanordnungen eine hydraulische Dämpfungseinrichtung umfasst, die parallel zur Einrichtung zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung dieser Dämpferanordnung geschaltet ist;

Unter einer „Primäreinheit“ oder „Sekundäreinheit“ wird jeweils eine funktionale Einheit verstanden, die entweder von einem einzelnen Bauteil gebildet wird oder aus einer Mehrzahl von Bauteilen zu einer Baugruppe zusammengefasst ist. Diese bilden die Ein- und Ausgangskomponenten der Vorrichtung.
In „Reihe geschaltet“ bedeutet, dass in Kraftflussrichtung beide Dämpferanordnungen nacheinander beaufschlagt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung vereint die Vorteile einer Reihenschaltung von Dämpfungsanordnungen mit denen einer hydraulischen Dämpfung in zumindest einer der Dämpferstufen, wobei die Reihenschaltung eine Optimierung der Dämpferanordnungen für einzelne, mehrere oder spezielle Betriebsbereiche bzw. Betriebszustände ermöglicht, während die Parallelschaltung einer hydraulischen Dämpfungseinrichtung zur Einrichtung zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung, insbesondere den Energiespeichereinheiten in zumindest einer der Dämpferanordnungen eine Aufteilung der Dämpfungsarbeit zwischen einem mechanischen und hydraulischen Dämpfungssystem ermöglicht. In Abhängigkeit der Auslegung kann dabei der Anteil verschleißfreier Dämpfung vordefiniert eingestellt und der Verschleiß in der mechanischen Einrichtung reduziert werden. Die hydraulische Dämpfung ermöglicht ferner eine einfache Optimierung der Dämpfungsanteile.
In einer vorteilhaften Ausbildung sind die hydraulische Dämpfungseinrichtung und die Einrichtung zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung in Achsrichtung der geometrischen Achse betrachtet in einer axialen Ebene angeordnet. Diese Anordnung bietet neben einer platzsparenden Bauweise in axialer Richtung den Vorteil der Integration einer größeren hydraulischen Dämpfungsleistung in die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen und die Möglichkeit einer direkten Einleitbarkeit der zur Ansteuerung der hydraulischen Dämpfungseinrichtung erforderlichen Kräfte.
Die einzelnen Dämpferanordnungen sind je nach Anordnung bzw. Auslegung beim Einsatz in Antriebssträngen zwischen einem An- und einem Abtrieb in unterschiedlichen, durch die Größe der übertragbaren Drehmomente beschreibbaren Betriebsbereichen wirksam. In einer besonders vorteilhaften Ausbildung umfasst zumindest die erste Dämpferanordnung eine hydraulische Dämpfungseinrichtung, wobei die erste Dämpferanordnung in radialer Richtung auf einem größeren Durchmesser als die zweite Dämpferanordnung angeordnet ist. Da die erste Dämpferanordnung bei Anordnung in einem Antriebsstrang zwischen beispielsweise einer Antriebsmaschine und einem Getriebe in Kraftflussrichtung als Hauptdämpferstufe zumindest im Bereich größerer Drehmomente und großer Verdrehwinkel, vorzugsweise über den gesamten Verdrehwinkelbereich wirksam ist, besteht über diesen Bereich die Möglichkeit der zusätzlichen hydraulischen Dämpfung. Die erfindungsgemäße Lösung vereint hier in besonders vorteilhafter Weise die Vorteile einer Reihenschaltung von Dämpferanordnungen mit denen einer hydraulischen Dämpfungseinrichtung, wobei die Reihenschaltung der Dämpferanordnungen eine Optimierung der Vorrichtung für einzelne, mehrere und/oder spezielle Betriebszustände ermöglicht, während die in der Hauptdämpferstufe vorhandene hydraulische Dämpfungseinrichtung eine wirkungsvolle, verschleißfreie Dämpfung von Schwingungen in allen Betriebszuständen gewährleistet.
Die zweite, auf einem kleineren Anordnungsdurchmesser angeordnete Dämpferanordnung ist nur über einen kleineren Verdrehwinkelbereich und bei kleineren Drehmomenten wirksam und wird daher als „Vordämpferstufe“ bezeichnet. Diese ist in diesem Verdrehwinkelbereich, welcher den Verdrehwinkelbereich bis zum Überbrücken der Dämpferanordnung beziehungsweise dem Blockieren der Federeinheiten bestimmt, jedoch zusätzlich zur ersten Dämpferanordnung wirksam. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, eine mehrstufige Dämpferanordnung zu schaffen, bei welcher die die Hauptdämpferstufe bildende Dämpferanordnung einen relativ großen Verdrehwinkelbereich abdeckt.
Die erste und zweite Dämpferanordnung können grundsätzlich und auch in Kombination mit vorbeschriebener Anordnung in axialer Richtung mit Versatz oder aber vorzugsweise in einer Ebene angeordnet werden. Im letztgenannten Fall ist die Dämpferanordnung in axialer Richtung und auch in radialer Richtung durch einen relativ geringen Bauraumbedarf gekennzeichnet.
Bezüglich der Ausbildung der einzelnen, die Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung realisierenden Energiespeichereinheiten einer Dämpferanordnung besteht eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Die einzelne Einrichtung zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung weist zumindest zwei sich über einen vordefinierten Winkelbereich in Umfangsrichtung der geometrischen und mit der Drehachse zusammenfallenden Achse erstreckende Energiespeichereinheiten auf, wobei jede der Energiespeichereinheiten einer Dämpfungsanordnung von einem oder mehreren über Zwischenelemente getrennt angeordneten Federeinheiten aus der nachfolgenden Gruppe von Federeinheiten gebildet wird:

– eine Federeinheit, umfassend ein Federelement
– eine Federeinheit, umfassend zwei parallel geschaltete, insbesondere ineinandergesteckte Federelemente gleicher Länge
– eine Federeinheit, umfassend zwei parallel geschaltete, insbesondere ineinandergesteckte Federelemente unterschiedlicher Länge. Beispielsweise sind folgende Kombinationen denkbar: Bogenfeder und kurze Druckfeder, mehrere kurze Bogenfedern e.t.c.

Die einzelnen Federelemente können als Druckfedern oder Schraubenfedern, insbesondere Schraubendruckfedern, Schraubenzugfedern oder Bogenfedern mit gekrümmter Federachse ausgeführt sein. Die Verwendung von Bogenfedern bietet den Vorteil einer optimalen Bauraumausnutzung bei niedriger Federrate.
Die einzelne Dämpferanordnung weist bei der vorteilhaften Verwendung von Bogenfedern vorzugsweise mindestens zwei bis vier, besonders bevorzugt drei Federeinheiten auf, jeweils bestehend aus mindestens einer oder mehreren ineinander gesteckten Federeinheiten, wobei die Federeinheiten der radial äußeren Dämpferanordnung sich in Abhängigkeit der Teilung in Umfangsrichtung um die geometrische Achse über nachfolgend genannte Winkelbereiche erstrecken:

– bei einer Teilung von 2 über einen vordefinierten Winkelbereich von 145° bis 165°;
– bei einer Teilung von 3 über einen vordefinierten Winkelbereich von 85° bis 105°, vorzugsweise 95°;
– bei einer Teilung von 4 über einen vordefinierten Winkelbereich von 55° bis 75°; und/oder die Federeinheiten der radial inneren Dämpferanordnung sich in Abhängigkeit der Teilung in Umfangsrichtung um die geometrische Achse über nachfolgend genannte Winkelbereiche erstrecken:
– bei einer Teilung von 2 über einen vordefinierten Winkelbereich von 100° bis 115°;
– bei einer Teilung von 3 über einen vordefinierten Winkelbereich von 55° bis 75°, vorzugsweise 68°;
– bei einer Teilung von 4 über einen vordefinierten Winkelbereich von 35° bis 50°.

Eine Weiterbildung sieht eine Verdrehwinkelbegrenzung zwischen der Primäreinheit und der Zwischeneinheit und/oder eine Verdrehwinkelbegrenzung zwischen der Sekundäreinheit und der Zwischeneinheit vor. Über diese wird ein Blockschutz für die jeweiligen als Federeinheiten ausgebildeten Energiespeichereinheiten und damit eine Zuordnung der Wirkung der einzelnen Dämpferanordnungen zu einem vordefinierten Verdrehwinkelbereich realisiert.
Die hydraulische Dämpfungseinrichtung ist wenigstens nach radial außen und in axialer Richtung mediendicht, d.h. es erfolgt kein Austritt aus dem System, wodurch aufwendige Maßnahmen zum Leckageausgleich vermieden werden.
Bezüglich der konkreten Ausführung einer hydraulischen Dämpfungseinrichtung besteht eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Alle sind dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Dämpfungseinrichtung im Volumen veränderliche, mit einem Dämpfungsfluid befüllbare Verdrängungskammern umfasst, die über zumindest eine der relativ in Umfangsrichtung gegeneinander verdrehbaren Einheiten einer Dämpferanordnung, vorzugsweise die Zwischeneinheit ansteuerbar sind. Die dabei erfolgende Nutzung der Zwischeneinheit als Stelleinheit erlaubt aufgrund der gegebenen Kopplung einen direkten Zusammenhang zwischen der einstellbaren Dämpfungswirkung und dem Verdrehwinkel zwischen der jeweiligen Einheit der Dämpferanordnung und der Zwischeneinheit.
Gemäß einer ersten Ausführung umfasst die hydraulische Dämpfungseinrichtung einer Dämpferanordnung eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordneten Ringsegmenten, die

– eine in Umfangsrichtung verlaufende Fläche und in Umfangsrichtung weisende Flächenbereiche aufweisen;
– mit in Umfangsrichtung verlaufenden Flächen an einer der relativ zueinander in Umfangsrichtung verdrehbaren Einheiten der jeweiligen Dämpferanordnung – Primäreinheit und Zwischeneinheit und/oder Sekundäreinheit und Zwischeneinheit
– mit Dämpfungsfluid befüllbare Verdrängungskammern ausbilden, die über zumindest einen Drosselspalt in zumindest zwei Teilkammern unterteilbar sind;
– relativ zu den in Umfangsrichtung relativ zueinander verdrehbaren Einheiten der jeweiligen Dämpferanordnung – Primäreinheit und Zwischeneinheit und/oder Sekundäreinheit und Zwischeneinheit – bewegbar sind;
– ab einem vordefinierten Verdrehwinkel zwischen den Einheiten der jeweiligen Dämpferanordnung – Primäreinheit und Zwischeneinheit und/oder Sekundäreinheit und Zwischeneinheit – durch eine der Einheiten verschoben werden, wobei das Dämpfungsmedium durch den Drosselspalt bewegt wird.

In einer besonders vorteilhaften Ausbildung wird in Funktionskonzentration zur Bauteil- und Bauraumminimierung die Einrichtung zur Verdrehwinkelbegrenzung bauraummäßig in den Anordnungsbereich der hydraulischen Dämpfung integriert und der zumindest eine Drosselspalt von einem Anschlagelement der Einrichtung zur Verdrehwinkelbegrenzung der jeweiligen Dämpferanordnung und dem Ringsegment gebildet.
Zur Realisierung der Ansteuerfunktion weist die Zwischeneinheit in radialer Richtung erstreckende und in Umfangsrichtung weisende Anlageflächen auf, die in einer Stellung der Einheiten zueinander frei von einer Einleitung eines Drehmomentes in einem, einem Freihubweg entsprechenden Abstand zum Ringsegment angeordnet sind. Diese in Umfangsrichtung weisenden Anlageflächen können gemäß einer ersten Ausbildung bei in radialer Richtung im Bereich des Außendurchmessers der Vorrichtung zur Dämpfung erfolgender Anordnung der hydraulischen Dämpfungseinrichtung als am Außenumfang angeordnete Nocken ausgeführt sein oder aber bei Integration der hydraulischen Dämpfungseinrichtung innerhalb der radialen Erstreckung der Vorrichtung auch von Seitenflächen von in Umfangsrichtung ausgebildeten Aussparungen bzw. Durchgangsöffnungen gebildet werden. Die derart gebildeten Verdrängungskammern können über dynamische berührungslose Dichtungen gegenüber der jeweiligen Einheit – Primäreinheit oder Sekundäreinheit – mediendicht ausgeführt sein oder aber einen Übertritt in die außerhalb des Ringsegmentes liegenden Bereiche zulassen. In diesem Fall begrenzen die benachbarten Ringsegmente im Zusammenspiel mit jeweils einem weiteren Umfangsrichtung benachbart angeordneten Ringsegment eine weitere Verdrängungskammer. Über das Zusammenspiel der beiden Verdrängungskammern ist eine Optimierung des Dämpfungsverhaltens in dem durch die jeweilige Dämpferanordnung charakterisierten Wirkungsbereich, insbesondere für unterschiedliche Schwingungsamplituden möglich.
In einer alternativen Ausbildung umfasst die hydraulische Dämpfungseinrichtung einer Dämpferanordnung eine ringförmige Einheit, die mit der jeweils mit der Zwischeneinheit gekoppelten Einheit – Primäreinheit oder Sekundäreinheit – jeweils erste Verdrängungskammern und mit der Zwischeneinheit jeweils zweite Verdrängungskammern bildet, wobei die ringförmige Einheit einteilig in Form eines Dämpfungsringes mit in Umfangsrichtung zu den jeweiligen Einheiten – Primäreinheit oder Sekundäreinheit und Zwischeneinheit – gerichteten Vorsprüngen, die die Begrenzungsflächen der einzelnen Verdrängungskammern bilden, ausgeführt ist. Im einfachsten Fall erfolgt die Ausbildung des ringförmigen Elementes als Ring mit in Umfangsrichtung in radialer Richtung am Außenumfang und Innenumfang ausgebildeten Vorsprüngen oder Nocken.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau und die Grundfunktion einer erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen;
2 zeigt beispielhaft eine vorteilhafte Ausführung einer Vorrichtung gemäß 1;
3a bis 3c zeigen beispielhaft eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausbildung einer Ausführung gemäß 2;
4a bis 4c verdeutlichen für eine Ausführung gemäß 3 die Lage der einzelnen Komponenten in unterschiedlichen Betriebszuständen zueinander;
5a und 5b verdeutlichen beispielhaft weitere Ausführungen einer hydraulischen Dämpfungseinrichtung;
6 zeigt beispielhaft eine Ausführung mit einem Zwischenelement zwischen zwei in Umfangsrichtung hintereinander geschalteten Federeinheiten.
Die 1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau und das Grundprinzip einer erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen, insbesondere eines mehrstufigen Drehschwingungsdämpfers. 2 zeigt beispielhaft den Grundaufbau einer vorteilhaften Ausführung einer Vorrichtung 1.
Die Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen umfasst eine Primäreinheit 10 und eine Sekundäreinheit 11, die relativ zueinander in Umfangsrichtung begrenzt um eine geometrische Achse A, welche bei Integration in einen Antriebsstrang der Drehachse entspricht, verdrehbar sind. Primäreinheit 10 und Sekundäreinheit 11 sind über zumindest zwei in Reihe geschaltete Dämpferanordnungen – eine erste Dämpferanordnung 2 und eine zweite Dämpferanordnung 3 miteinander gekoppelt. Unter „in Reihe geschaltet“ wird dabei verstanden, dass die Leistungsübertragung im Kraftfluss von der Primäreinheit 10 zur Sekundäreinheit 11 betrachtet und umgekehrt in Reihe, d.h. nacheinander über die Dämpferanordnungen erfolgt. Die Dämpferanordnungen 2 und 3 sind koaxial zueinander angeordnet und über eine Zwischeneinheit 9 miteinander gekoppelt. Die Zwischeneinheit 9 ist dabei frei von einer direkten drehfesten Verbindung zur Primäreinheit 10 oder Sekundäreinheit 11 oder einem anderen Anschlussbauteil und fungiert quasi als schwimmender Zwischenflansch. Jede der Dämpferanordnungen 2 und 3 umfasst zumindest eine Energiespeichereinheit, insbesondere in Form von Federeinheiten F1, F2 aufweisende Einrichtung 4 beziehungsweise 6 zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung. Die erste Dämpferanordnung 2 umfasst erfindungsgemäß ferner eine parallel zur Einrichtung 4 schaltbare hydraulische Dämpfungseinrichtung 5. Die hydraulische Dämpfungseinrichtung 5 umfasst in vorteilhafter Weiterbildung eine ebenfalls zur Einrichtung 4 parallel geschaltete und als Blockschutz für die Federeinheiten F1 fungierende Einrichtung 8 zur Verdrehwinkelbegrenzung. Die zweite Dämpferanordnung 3 umfasst eine als Blockschutz für die Federeinheiten F2 fungierende Einrichtung 7 zur Verdrehwinkelbegrenzung. Die erste Dämpferanordnung 2 wirkt in einem Hauptbetriebsbereich, welcher einem maximalen Verdrehwinkelbereich entspricht, während die zweite Dämpferanordnung 3 lediglich in einem begrenzten Verdrehwinkelbereich als Teilbereich des gesamten Betriebsbereiches wirksam ist.
Jede der einzelnen Dämpferanordnungen 2 und 3 umfasst in Kraftflussrichtung betrachtet ein- oder mehrteilig ausgeführte Eingangs- und Ausgangsteile, die über die Einrichtungen 4 beziehungsweise 6 zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung miteinander gekoppelt sind. Dabei sind die Eingangs- und Ausgangsteile der einzelnen Dämpferanordnungen 2 und 3 jeweils koaxial zueinander angeordnet und in Umfangsrichtung begrenzt gegeneinander verdrehbar. Die Begrifflichkeit Ein- und Ausgangsteil bezieht sich in Kraftflussrichtung betrachtet auf den Kraftfluss bei Anordnung in einem Antriebsstrang, wobei der Kraftfluss über die Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen erfolgt. In unterschiedlichen Betriebszuständen können diese Funktionen unterschiedlichen Bauteilen zugeordnet sein.
Die Vorrichtung 1 umfasst im Kraftfluss betrachtet in ihrer Gesamtheit einen Eingang und einen Ausgang. Der Eingang wird dabei je nach Kraftflussrichtung entweder von einem Element der Dämpferanordnung 2 oder der Dämpferanordnung 3 gebildet. Dies gilt in Analogie für den Ausgang. Dabei fungiert je nach Kraftflussrichtung die Zwischeneinheit als Ausgangsteil der ersten Dämpferanordnung 2 und Eingangsteil der zweiten Dämpferanordnung 3 oder umgekehrt, d.h. als Eingangsteil der ersten Dämpferanordnung 2 und Ausgangsteil der zweiten Dämpferanordnung 3. In Kraftflussrichtung von der Primäreinheit 10 zur Sekundäreinheit 11 betrachtet fungiert die Primäreinheit 10 als Eingangsteil der ersten Dämpferanordnung 2, die Zwischeneinheit 9 als Ausgangsteil der ersten Dämpferanordnung 2 und gleichzeitig als Eingangsteil der zweiten Dämpferanordnung 3. Die Sekundäreinheit 11 bildet den Ausgang der zweiten Dämpferanordnung 3. Die Primäreinheit 10 ist bei Integration in einem Antriebsstrang in diesem Fall mit der Antriebsseite verbunden, während die Sekundäreinheit 11 mit den anzutreibenden Komponenten gekoppelt ist. Die Einrichtung 4 zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung der ersten Dämpferanordnung 2 dient der Kopplung zwischen Primäreinheit 10 und Zwischeneinheit 9, während die Einrichtung 6 eine Kopplung der Zwischeneinheit 9 mit der Sekundäreinheit 11 ermöglicht.
Die Energiespeichereinheiten der Einrichtung 4 beziehungsweise 6 zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung werden vorzugsweise von Federeinheiten F1, F2 gebildet. Die einzelne Federeinheit F1, F2 kann als Einzelfederelement, insbesondere als Druckfeder, Schraubendruckfeder, Schraubenzugfeder oder Bogenfeder ausgeführt sein. Die Federeinheiten können auch von ineinander geschachtelten Federelementen gebildet werden. Die ineinander geschachtelten Federelemente können in besonders vorteilhafter Ausbildung mit verschiedenen Längen ausgeführt werden, um zumindest eine weitere Federstufe auszubilden. In einer besonders vorteilhaften Ausführung umfassen die Federeinheiten F1 und F2 jeweils zwei parallel zueinander angeordnete, d.h. ineinander geschachtelte Bogenfedern mit unterschiedlichen Längen.
Denkbar ist auch eine in 6 beispielhaft wiedergegebene Reihenschaltung von in Umfangsrichtung benachbart angeordneten Federelementen F1.1, F1.2, die über ein Zwischenelement 48 getrennt sind.
Bezüglich der konkreten konstruktiven Ausführung hinsichtlich der Anordnung der Dämpferanordnungen 2, 3 sowie der Ausbildung der einzelnen Funktionseinheiten besteht eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Die 2 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung den Aufbau einer besonders vorteilhaften Grundanordnung der einzelnen Dämpferanordnungen 2, 3 und deren Bestandteile zueinander, wie im Axialschnitt ersichtlich. Eine konstruktive Ausgestaltung dieser ist beispielhaft in den 3a bis 3c in unterschiedlichen Ansichten für eine vorteilhafte Ausführung wiedergegeben. Die Aussagen zu den 1 und 2 gelten auch für die 3a bis 3c, wobei Abwandlungen oder Alternativen gesondert beschrieben werden. Die 4a bis 4c zeigen die Ausführung gemäß der 3a bis 3c in unterschiedlichen, durch verschiedene Auslenkungen charakterisierten Betriebszuständen in einer Ansicht von links ohne Gehäuseteil 12.2.
Die besonders vorteilhafte Grundanordnung ist durch die koaxiale Anordnung der einzelnen Dämpferanordnungen 2, 3 in radialer Richtung zueinander versetzt und in axialer Richtung im Wesentlichen in einer axialen Ebene charakterisiert. Die Zwischeneinheit 9 ist vorzugsweise als scheibenförmiges Bauteil einteilig oder mehrteilig, beispielsweise aus zwei miteinander verbundenen Scheibenelementen ausgeführt. Die Anordnung der ersten Dämpferanordnung 2 erfolgt in radialer Richtung bezogen auf die geometrische Achse R, welche der Drehachse der Vorrichtung 1 entspricht, auf einem größeren Durchmesser d2 als die als Vordämpferstufe fungierende weitere zweite Dämpferanordnung 3 und damit radial außen. Die zweite Dämpferanordnung 3 ist auf einem Durchmesser d3 angeordnet und damit innerhalb der Erstreckung des Innendurchmessers der ersten Dämpferanordnung 2. Der einzelne Anordnungsdurchmesser entspricht hier dem Anordnungsdurchmesser der als Energiespeichereinheiten fungierenden Federeinheiten F1 der ersten Dämpferanordnung 2 und F2 der zweiten Dämpferanordnung 3.
Die Einrichtung 4 und die hydraulische Dämpfungseinrichtung 5 der ersten Dämpferanordnung 2 sind in radialer Richtung versetzt zueinander angeordnet. Die Anordnung in axialer Richtung, d.h. entlang der Achse R betrachtet, erfolgt vorzugsweise in einer Ebene, d.h. frei von Versatz. Dabei ist die hydraulische Dämpfungseinrichtung 5 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig außerhalb des Anordnungsbereiches der Einrichtung 4 angeordnet. Die Anordnung erfolgt vorzugsweise im radial äußeren Bereich der Vorrichtung 1.
Konstruktiv ist die Primäreinheit 10 als ein, einen Innenraum 14 umschließendes Gehäuse 12 ausgeführt, welches im einfachsten Fall von zwei in axialer Richtung nebeneinander beabstandet und koaxial zueinander angeordneten und sich über einen Teilbereich der Erstreckung der ersten Dämpferanordnung 2 in radialer Richtung, vorzugsweise darüber hinaus und gegebenenfalls in axialer Richtung, d.h. parallel zur Achse R erstreckenden Gehäuseteilen 12.1, 12.2 in Form von Mitnehmerscheiben gebildet wird, die drehfest miteinander verbunden sind. Dabei kann in einer ersten in 3a dargestellten Ausbildung eines der Gehäuseteile 12.1 schalenartig ausgeführt sein und das jeweils andere 12.2 als Deckel. Gemäß einer zweiten, hier nicht dargestellten Ausbildung sind beide Gehäuseteile 12.1, 12.2 schalenartig ausgeführt. Gemäß einer dritten, hier nicht dargestellten Ausbildung ist das Gehäuse 12 mehrteilig, beispielsweise aus zwei schalen- oder scheibenförmigen Bauteilen, die über Zwischenelemente miteinander verbunden werden, ausgeführt.
Im vom Gehäuse 12, insbesondere zwischen den Mitnehmerscheiben 15 ausgebildeten Innenraum 14 sind in axialer Richtung betrachtet die Zwischeneinheit 9 und die Einrichtung 4 zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung angeordnet. Das Gehäuse 12 ist entweder direkt oder über weitere Übertragungselemente mit einem Anschlussbauteil, insbesondere Antrieb verbunden. Die hydraulische Dämpfungseinrichtung 5 ist im Gehäuse 12 integriert beziehungsweise wird von diesem umschlossen. Je nach Ausbildung der hydraulischen Dämpfungseinrichtung 5 kann das Gehäuse 12 auch Bestandteil dieser sein. Die hydraulische Dämpfungseinrichtung 5 umfasst mit einem Dämpfungsmedium befüllbare und in ihrem Volumen veränderliche Verdrängungskammern 16, die vorzugsweise über die Zwischeneinheit 9 zumindest mittelbar, d.h. direkt oder über weitere Übertragungselemente ansteuerbar sind. Die Verdrängungskammern 16 können auf unterschiedliche Art realisiert werden.
In einer vorteilhaften Ausführung gemäß der 3 und 4 wird eine einzelne Verdrängungskammer 16 jeweils von einem am Innenumfang des Gehäuses 12 bewegbar in Umfangsrichtung geführten Ringsegment 17 gebildet, und ist über zumindest eine Drosselstelle beziehungsweise Drosselspalt 28 in Teilkammern 16.1, 16.2 unterteilbar, die über an der Zwischeneinheit 9 angeordnete Nocken 18 ansteuerbar sind.
Die Drehmomentübertragung zwischen der Primäreinheit 10 und der Zwischeneinheit 9 erfolgt über Federeinheiten F1. Diese stützen sich mit ihren in Umfangsrichtung weisenden und entgegengesetzt ausgerichteten Federenden wechselweise zumindest mittelbar an der Primäreinheit 10 und der Zwischeneinheit 9 ab – der erste Endbereich wenigstens mittelbar an der Primäreinheit 10 und der zweite Endbereich an der Zwischeneinheit 9. Dazu sind am Gehäuse 12, insbesondere den Gehäuseteilen 12.1, 12.2 in Umfangsrichtung weisende Anlageflächen vorgesehen. Diese können integral an den Gehäuseteilen ausgebildet – ausgeformt oder durch Trennen oder spanende Bearbeitung eingearbeitet – oder von separaten mit diesen verbundenen, Anlageflächen aufweisenden Anlage- und Mitnahmeelementen gebildet werden. Die Gehäuseteile 12.1, 12.2 werden beispielhaft von Blechformteilen gebildet, welche die Funktion von Mitnehmerscheiben ausführen. Dabei sind für unterschiedliche Drehrichtungen jeweils einander entgegengesetzt ausgerichtete Anlageflächen in einem Abstand zueinander vorgesehen.
Bei der in der 3a dargestellten Ausbildung sind die Anlageflächen integral an den Gehäuseteilen 12.1, 12.2 ausgebildet. Denkbar ist es auch, Führungsbögen 15 zu nutzen, welche kraft- und/oder formschlüssig mit den Gehäuseteilen 12.1, 12.2 verbunden sind, vorzugsweise zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbart und beabstandet zueinander angeordneten Verformungsbereichen 22.2 eingehangen sind. Diese Führungsbögen 15 sind in ihrer Kontur an den Innenumfang des Gehäuses 12 im Anordnungsbereich der Federeinheiten F1 angepasst. Erkennbar sind in der Ansicht die die Anlageflächen 19.1 und 19.2 stützenden Verformungsbereiche 22.2 bei Ausführung des Gehäuseteiles 12.2 als Blechformteil.
Die Funktion der Führungsbögen 15 besteht in der axialen und zumindest teilweise radialen Abstützung der Federeinheiten, hier F1. Die Führungsbögen 15 können als einzelne Komponenten oder gekoppelt, beispielsweise über einen in Umfangsrichtung weisenden Steg miteinander verbunden sein. Im dargestellten Fall erfolgt die Kopplung der Führungsbögen 15 über die Kopplung jeweils mit den Gehäuseteilen 12.1, 12.2 und die Verbindung der Gehäuseteile 12.1, 12.2 miteinander.
Die 4a bis 4c zeigen die unterschiedlichen Lagepositionen der einzelnen Einheiten der Vorrichtung 1 in einer Ansicht auf die Vorrichtung 1 auf den Gehäuseteil 12.2 ohne diesen, allerdings mit Darstellung der an der Mitnehmerscheibe 15 ausgebildeten Anlageflächen 19.1 und 19.2. Das dem an einer einzelnen Anlagefläche 19.1 oder 19.2 zum Anliegen gelangende Federende gegenüberliegende Federende stützt sich an der Zwischeneinheit 9 ab. Die Zwischeneinheit 9 weist dazu in Umfangsrichtung weisende Anlageflächen 23.1 und 23.2 für entgegengesetzte Drehrichtungen auf. Dabei sind jeweils zwei einander in Umfangsrichtung entgegengesetzt ausgerichtete Anlageflächen 23.1 und 23.2 einander benachbart und beabstandet zueinander wechselweise in Umfangsrichtung angeordnet. Die Anlageflächen 23.1, 23.2 werden in Abhängigkeit der Ausgestaltung der Zwischeneinheit 9 entweder an randoffenen, sich über einen Teilbereich in Umfangsrichtung erstreckenden und die Federeinheiten F1 aufnehmenden Aussparungen gebildet oder aber an sich über einen Teilbereich in Umfangsrichtung an der Zwischeneinheit 9 erstreckenden Durchgangsöffnungen 33. Im dargestellten Fall stützt sich die Federeinheit F1 an der Zwischeneinheit 9 an der Anlagefläche 23.2 ab.
Die Sekundäreinheit 11 ist als offenes Gehäuse 13 ausgeführt, welches im einfachsten Fall von zwei in axialer Richtung nebeneinander beabstandet und koaxial zueinander angeordneten und sich über einen Teilbereich der Erstreckung der zweiten Dämpferanordnung 3 in radialer Richtung, vorzugsweise darüber hinaus erstreckenden scheibenförmigen Elementen 13.1 und 13.2 gebildet wird, die drehfest miteinander verbunden sind. Zumindest eines der scheibenförmigen Elemente 13.1, 13.2 ist vorzugsweise mit einem Abtrieb, hier über die Mitnehmerscheiben 40.1, 40.2 mit einer Nabe 41 verbindbar.
Die als Blockschutz für die Federeinheiten F2 dienende Einrichtung 7 zur Verdrehwinkelbegrenzung ist im in 2 dargestellten Fall beispielhaft auf einem größeren Durchmesser als der Anordnungsdurchmesser d3 der Federeinheiten F2 angeordnet. Denkbar ist auch eine Anordnung auf dem Anordnungsdurchmesser d3 der zweiten Dämpferanordnung 3, d.h. in radialer Richtung frei von Versatz, wie in 3 und den 4a bis 4c wiedergegeben. Die Einrichtung 7 zur Verdrehwinkelbegrenzung umfasst im einfachsten Fall eine sich in Umfangsrichtung über einen Teilbereich einer der relativ zueinander verdrehbaren Einheiten der Dämpferanordnung 3 erstreckende und in Umfangsrichtung ausgerichtete Anschlagflächen 25 ausbildende Aussparung oder Durchgangsöffnung 24 und ein in dieser geführtes Mitnahme- und Anschlagelement 26, welches mit der anderen, der beiden gegeneinander in Umfangsrichtung verdrehbaren Einheiten drehfest verbunden ist. Im dargestellten Fall ist die Durchgangsöffnung 24 an der Zwischeneinheit 9 vorgesehen. Das Mitnahme- und Anschlagelement 26 kann integral am Gehäuse 13, insbesondere zumindest einem der von den scheibenförmigen Elementen 13.1, 13.2 gebildeten Gehäuseteile oder an diesem befestigbares Bauteil in Form einer Mitnehmerscheibe 40.1, 40.2 ausgeführt sein. Denkbar ist auch die integrale Ausbildung mit der Zwischeneinheit 9 oder wie in den 3 und 4 wiedergegeben, die Verwendung der ohnehin erforderlichen Mittel 29 zur drehfesten Kopplung der scheibenförmigen Elemente 13.1, 13.2 und der mit diesen verbundenen einzelnen Mitnahmescheiben 40.1, 40.2 zur Ausbildung des Mitnahme- und Anschlagelementes 26.
Die 3a bis 3c zeigen eine vorteilhafte Ausbildung einer Vorrichtung 1 gemäß 2 in verschiedenen Ansichten. Die 3a zeigt einen Axialschnitt durch die Vorrichtung 1 in Perspektivansicht. Die 3b und 3c verdeutlichen Teilbereiche oberhalb und unterhalb der die Drehachse bildenden Achse R in einem Axialschnitt durch die Vorrichtung 1 in einer vordefinierten Schnittebene. Die Anordnung der Dämpferanordnungen 2, 3 erfolgt in radialer Richtung versetzt zueinander, wobei die parallel zur Einrichtung 4 der ersten Dämpferanordnung 2 geschaltete hydraulische Dämpfungseinrichtung 5 in radialer Richtung außerhalb, d.h. auf einem größeren Durchmesser als die Einrichtung 4 angeordnet ist. In 3a ist lediglich der für die hydraulische Dämpfungseinrichtung 5 vorgesehene Teilbereich des Innenraumes 14 dargestellt, nicht dargestellt sind die Komponenten der hydraulischen Dämpfungseinrichtung 5 selbst.
Das Gehäuse 12 ist beispielhaft zweiteilig ausgeführt, gebildet aus einem ersten schalenartigen Gehäuseteil 12.1 und einem als Deckel ausgeführten Gehäuseteil 12.2. Die Ausführung der drehfesten Kopplung zwischen den als Mitnehmerscheiben fungierenden Gehäuseteilen 12.1 und 12.2 der Dämpferanordnung 2 kann unterschiedlich erfolgen. Im dargestellten Fall sind Befestigungselemente vorgesehen, vorzugsweise in Form von Buchsen und Schrauben. Diese erstrecken sich durch die Gehäuseteile 12.1, 12.2 hindurch und sind vorzugsweise Bestandteil der Einrichtung 8 zur Verdrehwinkelbegrenzung zwischen Zwischeneinheit 9 und Primäreinheit 10. Dabei bilden diese entweder selbst zumindest mittelbar einen Anschlag 30 für die Zwischeneinheit 9 oder dienen gleichzeitig der Befestigung eines derartigen Anschlages 30 am Gehäuse 12. Alternativ ist auch eine Vernietung denkbar, insbesondere wenn die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen mittels eines zusätzlichen Verbindungsflansches radial außerhalb des Außendurchmessers mit dem Schwungrad verschraubt werden soll. In diesem Fall verbindet der Niet vorteilhaft gleichzeitig diesen Verbindungsflansch mit der Vorrichtung. Das Gehäuse 12 umschließt neben der hydraulischen Dämpfungseinrichtung 5, die Dämpfungsanordnung 2 und auch einen Teil der Dämpferanordnung 3. Das Gehäuseteil 12.1 erstreckt sich im dargestellten Fall in radialer und axialer Richtung über die erste und zweite Dämpferanordnung 2, 3 und einen Teilbereich des Gehäuses 13 und kann gegenüber diesem flüssigkeitsdicht ausgeführt sein.
Die drehfeste Kopplung im Bereich der Dämpferanordnung 3 kann entweder radial außerhalb oder alternativ außerhalb der Federeinheiten F2 zwischen den, die Gehäuseteile bildenden scheibenförmigen Elementen 13.1, 13.2 vorgesehen werden.
Die Zwischeneinheit 9 ist als scheibenartiges Element frei von einer eigenen Lagerung als schwimmendes Bauteil ausgeführt und wird nur durch die Federeinheiten F1, F2 und die Primär- und Sekundäreinheit 10, 11 gehalten und geführt. Die einzelnen Federeinheiten F1 und F2 umfassen jeweils parallel, d.h. ineinander geschachtelt angeordnete Federelemente, insbesondere ein äußeres Federelement F1.1 beziehungsweise F2.1 und ein inneres Federelement F1.2 beziehungsweise F2.2, wobei das innere Federelement F1.2, F2.2 auch durch eine kürzere Länge als das äußere Federelement charakterisiert sein kann.
Die Zwischeneinheit 9 weist für die einzelnen Dämpferanordnungen 2, 3 jeweils in Umfangsrichtung um die Achse R erstreckende Aufnahmebereiche für die Federeinheiten F1 und F2 auf. Die Führungsbereiche 27 für die Federeinheiten F2 der zweiten Dämpferanordnung 3 sind als in radialer Richtung innere, in Umfangsrichtung verlaufende Durchgangsöffnungen 31 mit in Umfangsrichtung zueinander entgegengerichtet ausgebildeten Anlageflächen 32.2 und in der Figur nicht ersichtlich 32.1 ausgeführt. Dies gilt in Analogie für die Führungsbereiche 21 der Federeinheiten F1. Diese können als in radialer Richtung äußere, in Umfangsrichtung verlaufende Durchgangsöffnungen 33 bildende Aussparungen oder randoffene Aussparungen ausgeführt werden. Die Aussparungen bilden in Umfangsrichtung weisende und einander entgegengesetzt ausgerichtete Anlageflächen 23.1, 23.2 für einen Endbereich der Federeinheiten F1 für unterschiedliche Drehrichtungen.
Die Abstützung der Federeinheiten F2.1, F2.2 erfolgt an der Sekundäreinheit 11. Die weist dazu integral mit dieser ausgeführte oder von separaten Mitnahmeelementen gebildete Anlageflächen 20.1, 20.2 auf. Diese sind in Umfangsrichtung wechselweise beabstandet zueinander angeordnet und in entgegengesetzter Richtung ausgerichtet. Im dargestellten Fall sind die Anlageflächen 20.1, 20.2 am Gehäuseteil 13.1, 13.2 ausgeführt.
Die hydraulische Dämpfungseinrichtung 5 der ersten Dämpferanordnung 2 umfasst eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordneten Ringsegmenten 17. Diese weisen eine in Umfangsrichtung verlaufende Fläche 42 und in Umfangsrichtung weisende Flächenbereiche 43.1, 43.2 auf. Das einzelne Ringsegment 17 bildet mit in Umfangsrichtung verlaufenden Flächen an einer der relativ zueinander in Umfangsrichtung verdrehbaren Einheiten der jeweiligen Dämpferanordnung, hier der Primäreinheit 10 der Dämpferanordnung 2 eine mit Dämpfungsfluid beaufschlagbare Verdrängungskammer 16, die über zumindest einen Drosselspalt 28 in zumindest zwei Teilkammern 16.1, 16.2 unterteilt ist. Das Ringsegment 17 ist relativ zur Zwischeneinheit 9 als auch der Primäreinheit 10 in Umfangsrichtung bewegbar. Zur Ansteuerfunktion der hydraulischen Dämpfungseinrichtung 5 weist die Zwischeneinheit 9 an ihrem Außenumfang sich in radialer Richtung erstreckende, Nocken 18 bildende Vorsprünge auf, die in Umfangsrichtung ausgerichtet und als Steuerflächen fungierenden Anlageflächen 38.1, 38.2 der hydraulischen Dämpfungseinrichtung 5 besitzen. Die Nocken 18 sind in der Normalstellung frei von der Einleitung eines Drehmomentes in die Vorrichtung 1 mit einem Freihub H gegenüber dem zu beaufschlagenden Ringsegment 17 angeordnet.
Bei dieser Ausführung wird beim Einsatz in Antriebssträngen in Fahrzeugen im normalen Traktionsbetrieb im Kraftfluss von der Antriebsmaschine zu einer nachgeordneten Leistungsübertragungseinheit betrachtet und Einleitung der Kraft über die Primäreinheit 10 und damit die als Mitnehmerscheiben fungierenden und drehfest miteinander gekoppelten Gehäuseteile 12.1, 12.2 ein Moment in die Dämpferanordnung 2 eingeleitet, wobei je nach Drehrichtung die Federeinheiten F1 über die Anlageflächen 19.1, beziehungsweise 19.2 beaufschlagt werden und auf die Zwischeneinheit 9, insbesondere die Anlagefläche 23.1 oder 23.2 wirken. Aufgrund der über die Zwischeneinheit 9 bedingten Kopplung mit der Dämpferanordnung 3 wird die weitere Federeinheit F2 beaufschlagt, welche wiederum über die Mitnehmerscheibe 40 die Gehäuseteile 13.1, 13.2, welche beispielhaft über Verbindungselemente 29 mit einer als Abtrieb fungierenden Nabe 41 verbunden sind, antreibt. Die Vorrichtung 1 fungiert dabei als elastische Kupplung, die das Drehmoment zur Sekundäreinheit 11 überträgt. Dabei ist aufgrund der radial inneren Anordnung der zweiten Dämpferanordnung 3 und der Ausführung der Federeinheiten F2 diese Dämpferstufe nur für geringe Verdrehwinkel und damit geringe Drehmomente ausgelegt, so dass ab einem bestimmten Verdrehwinkel die Dämpferanordnung 3 überbrückt wird beziehungsweise die Federeinheiten F2 über die Einrichtung 7 zur Verdrehwinkelbegrenzung geblockt werden. In diesem Zustand sind die Zwischeneinheit 9 und die Sekundäreinheit 11 über die Einrichtung 7 drehfest miteinander gekoppelt. Die Dämpferanordnung 2 übernimmt dann den Hauptteil der Dämpfungsarbeit, welche durch erheblich größere Verdrehwinkel charakterisiert ist. Neben der Dämpfung über die Einrichtung 5 erfolgt bei Relativbewegung der Zwischeneinheit 9 gegenüber der Primäreinheit 10 eine hydraulische Dämpfung aufgrund der Beaufschlagung der in Umfangsrichtung ausgerichteten Anlageflächen an den Ringsegmenten 17 und der dadurch erfolgenden Bewegung in Umfangsrichtung unter Führung von Dämpfungsmedium über den Drosselspalt 28 von einer Teilkammer 16.1 in die andere Teilkammer 16.2 oder umgekehrt, wobei der Drosselspalt 28 vorzugsweise zwischen Anschlag 30 und Ringsegment 17, insbesondere einer Fläche 42 gebildet werden kann.
Die 4a zeigt die Anordnung der einzelnen Komponenten innerhalb der Vorrichtung 1 im unbelasteten Zustand, d.h. frei von Krafteinleitung. Dies entspricht bei Integration in einem Antriebsstrang der Situation bei Nichtbetrieb. Die 4b zeigt die Anordnung der einzelnen Komponenten innerhalb der Vorrichtung 1 bei zumindest teilweiser Einfederung der Federeinheiten F2. 4c verdeutlicht die Anordnung der einzelnen Komponenten innerhalb der Vorrichtung 1 im Blockzustand der Federeinheiten F2 der zweiten Dämpferanordnung.
Die 5a und 5b zeigen weitere alternative Ausbildungen der hydraulischen Dämpfungseinrichtung 5.
5a zeigt eine Ausführung mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandet und frei von einer Verbindung miteinander angeordneten Ringsegmenten 17. Diese sind im Querschnitt im wesentlichen U-förmig mit abgewinkelten Enden der Schenkel 44 ausgestaltet. Die Zwischeneinheit 9 ist mit Nocken 18 versehen, die in radialer Richtung zur Primäreinheit 10 gerichtet sind. Die U-förmige Kontur der Ringsegmente 17 begrenzt dabei jeweils mit den beiden als Nocken ausgebildeten Schenkeln 44 und der Primäreinheit 10 eine Verdrängungskammer 16. Die an den abgewinkelten Schenkelenden radial nach innen weisende Fläche, sowie die Nocken 18 begrenzen dabei jeweils eine zweite Verdrängungskammer 45. Beide Kammern kommen dabei bei unterschiedlichen Schwingungsamplituden zum Tragen.
Demgegenüber zeigt 5b anhand eines Ausschnittes aus einer Vorrichtung 1 eine hydraulische Dämpfungseinrichtung 5 mit einem schwimmenden Dämpfungsring 46, welcher mit der Primäreinheit 10, eine radial außenliegende erste Verdrängungskammer 16, und mit der Zwischeneinheit 9 eine zweite Verdrängungskammer 45 bildet. Dazu weist der schwimmende Dämpfungsring 46 am äußeren Umfang mehrere Nocken 47 auf, die in Umfangsrichtung einander entgegengesetzt ausgerichtete Anlageflächen 47.1, 47.2 aufweisen und mit wenigstens einen Anschlag bildenden Anschlagelementen 30, welche im dargestellten Fall als Bolzen ausgeführt sind, die ersten Verdrängungskammern 16 in zwei Teilkammern 16.1, 16.2 unterteilen. Der Dämpfungsring 46 weist ferner am Innenumfang Nocken auf, die in die zwischen den Nocken 18 gebildeten Zwischenräume eingreifen. Die Ansteuerung des Dämpfungsringes 46 erfolgt über die Zwischeneinheit 9, insbesondere die an dieser angeordneten Steuernocken.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen
2: erste Dämpferanordnung
3: zweite Dämpferanordnung
4: Einrichtung zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung
5: hydraulische Dämpfungseinrichtung
6: Einrichtung zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung
7: Einrichtung zur Verdrehwinkelbegrenzung
8: Einrichtung zur Verdrehwinkelbegrenzung
9: Zwischeneinheit
10: Primäreinheit
11: Sekundäreinheit
12: Gehäuse
12.1, 12.2: Mitnehmerscheiben, Gehäuseteile
13: Gehäuse
13.1, 13.2: Gehäuseteile
14: Innenraum
15: Führungsbogen
16: Verdrängungskammer
16.1, 16.2: Teilkammer
17: Ringsegment
18: Nocken an der Zwischeneinheit
19.1, 19.1: Anlage- beziehungsweise Anschlagfläche für Federeinheit F1
20.1, 20.2: Anlagefläche Federeinheit F2 an der Sekundäreinheit
21: Führungsbereich Federeinheit F1 an Zwischeneinheit
22.2: Verformungsbereich
23.1, 23.2: Anlage- beziehungsweise Anschlagfläche für Federeinheit F1 an Zwischeneinheit 9
24: Durchgangsöffnung
25: Anschlagfläche Durchgangsöffnung der Einrichtung 7
26: Mitnahme- und Anschlagelement
27: Führungsbereich Federeinheit F2
28: Drosselspalt
29: Verbindungselement
30: Anschlag
30.1, 30.2: Anlageflächen am Anschlag 30
31: Durchgangsöffnung
32.1, 32.2: Anlageflächen F2 an Zwischeneinheit
33: Durchgangsöffnung
35: Außenumfang Zwischeneinheit
36: Innenumfang Gehäuse
38.1, 38.2: Anlageflächen am Nocken
39: Einschnürung
40.1, 40.2: Mitnehmerscheibe
41: Nabe
42: Fläche am Ringsegment
43.1, 43.2: in Umfangsrichtung weisende Flächen am Ringsegment
44: Schenkel
45: Verdrängungskammer
46: Dämpfungsring
47: Nocken
47.1, 47.2: Anlageflächen 47.1, 47.2
48: Zwischenelement
R: geometrische Achse, Drehachse
F1, F2: Federeinheiten
F1.1, F1.2: Federelement
F2.1, F2.2: Federelement
H: Freihub
d2: Anordnungsdurchmesser
d3: Anordnungsdurchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3047039 A1 [0003, 0004]
DE 102008032009 A1 [0003, 0005]
WO 09015625 A1 [0003, 0005]
DE 10010953 B4 [0003, 0007]

Claims

Vorrichtung (1) zur Dämpfung von Schwingungen, insbesondere Drehschwingungsdämpfer, – mit einer Primäreinheit (10) und einer Sekundäreinheit (11), die in Umfangsrichtung um eine geometrische Achse (A) relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind; – mit einer im Kraftfluss zwischen Primäreinheit (10) und Sekundäreinheit (11) frei von einer direkten drehfesten Verbindung mit diesen angeordneten Zwischeneinheit (9); – mit zumindest zwei koaxial zueinander angeordneten, in Reihe geschalteten und über die Zwischeneinheit (9) gekoppelten Dämpferanordnungen (2, 3) – einer ersten, die Primäreinheit (10) aufweisenden Dämpferanordnung (2) und einer zweiten, die Sekundäreinheit (11) aufweisenden Dämpferanordnung (3) –, umfassend jeweils zumindest eine Energiespeichereinheiten aufweisende Einrichtung (4, 6) zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung zwischen der jeweiligen Einheit – Primäreinheit (10) oder Sekundäreinheit (11) – und der Zwischeneinheit (9); – zumindest eine der Dämpferanordnungen (2, 3) eine hydraulische Dämpfungseinrichtung (5) umfasst, die parallel zur Einrichtung (4, 6) zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung dieser Dämpferanordnung (2, 3) geschaltet ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Dämpfungseinrichtung (5) zumindest teilweise außerhalb des radialen Anordnungsbereiches dieser vorgenannten Einrichtung (4, 6) zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Dämpfungseinrichtung (5) und die Einrichtung (4, 6) zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung in Achsrichtung der geometrischen Achse (R) betrachtet in einer axialen Ebene angeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Dämpferanordnung (2) die hydraulische Dämpfungseinrichtung (5) umfasst, die in radialer Richtung außerhalb des Anordnungsbereiches der ersten Dämpferanordnung angeordnet ist und die erste Dämpferanordnung (2) in radialer Richtung auf einem größeren Durchmesser (d2) als die zweite Dämpferanordnung (3) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dämpferanordnung (2) und die zweite Dämpferanordnung (3) in einer axialen Ebene angeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4, 6) zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung einer einzelnen Dämpferanordnung (2, 3) zumindest zwei sich über einen vordefinierten Winkelbereich in Umfangsrichtung der geometrischen Achse (R) der Vorrichtung (1) erstreckende Energiespeichereinheiten aufweist, wobei jede der Energiespeichereinheiten einer Dämpfungsanordnung (2, 3) von einem oder mehreren über Zwischenelemente getrennt angeordneten Federeinheiten (F1, F2) aus der nachfolgenden Gruppe von Federeinheiten (F1, F2) gebildet wird: – eine Federeinheit (F1, F2), umfassend ein Federelement; – eine Federeinheit (F1, F2), umfassend zumindest zwei parallel angeordnete, insbesondere ineinandergesteckte Federelemente (F1.1, F1.2, F2.1, F2.2) gleicher Länge; – eine Federeinheit (F1, F2), umfassend zumindest zwei parallel angeordnete, insbesondere ineinandergesteckte Federelemente (F1.1, F1.2, F2.1, F2.2) unterschiedlicher Länge.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Dämpferanordnung (2, 3) mindestens zwei bis vier, vorzugsweise drei Federeinheiten (F1, F2) aufweist, jeweils bestehend aus mindestens einer oder mehreren ineinander gesteckten Federeinheiten, wobei die Federeinheiten der radial äußeren Dämpferanordnung sich in Abhängigkeit der Teilung in Umfangsrichtung um die geometrische Achse über nachfolgend genannte Winkelbereiche erstrecken: – bei einer Teilung von 2 über einen vordefinierten Winkelbereich von 145° bis 165°; – bei einer Teilung von 3 über einen vordefinierten Winkelbereich von 85° bis 105°, vorzugsweise 95°; – bei einer Teilung von 4 über einen vordefinierten Winkelbereich von 55° bis 75°; und/oder die Federeinheiten der radial inneren Dämpferanordnung sich in Abhängigkeit der Teilung in Umfangsrichtung um die geometrische Achse über nachfolgend genannte Winkelbereiche erstrecken: – bei einer Teilung von 2 über einen vordefinierten Winkelbereich von 100° bis 115°; – bei einer Teilung von 3 über einen vordefinierten Winkelbereich von 55° bis 75°, vorzugsweise 68°; – bei einer Teilung von 4 über einen vordefinierten Winkelbereich von 35° bis 50.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dämpferanordnung (2) eine Einrichtung (8) zur Verdrehwinkelbegrenzung zwischen der Primäreinheit (10) und der Zwischeneinheit (9) und/oder die zweite Dämpferanordnung (3) eine Einrichtung (7) zur Verdrehwinkelbegrenzung zwischen der Sekundäreinheit (11) und der Zwischeneinheit (10) umfasst.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Dämpfungseinrichtung (5) zumindest axial und nach radial außen mediendicht gegenüber der Einrichtung (4, 6) zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung der jeweiligen Dämpferanordnung (2, 3) ausgeführt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Dämpfungseinrichtung (5) im Volumen veränderliche, mit einem Dämpfungsfluid befüllbare Verdrängungskammern (16) umfasst, die über die Zwischeneinheit (9) ansteuerbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Dämpfungseinrichtung (5) einer Dämpferanordnung (2, 3) eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordneten Ringsegmenten (17) umfasst, die – eine in Umfangsrichtung verlaufende Fläche (42) und in Umfangsrichtung weisende Flächenbereiche (43.1, 43.2) aufweisen; – mit in Umfangsrichtung verlaufenden Flächen an einer der relativ zueinander in Umfangsrichtung verdrehbaren Einheiten der jeweiligen Dämpferanordnung (2, 3) – Primäreinheit (10) und Zwischeneinheit (9) und/oder Sekundäreinheit (11) und Zwischeneinheit (9) – über zumindest einen Drosselspalt (28) in zumindest zwei Teilkammern (16.1, 16.2) unterteilbare und mit Dämpfungsfluid befüllbare Verdrängungskammern (16) begrenzen; – relativ zu den in Umfangsrichtung relativ zueinander verdrehbaren Einheiten der jeweiligen Dämpferanordnung – Primäreinheit (10) und Zwischeneinheit (9) und/oder Sekundäreinheit (11) und Zwischeneinheit (9) – bewegbar sind; – ab einem vordefinierten Verdrehwinkel zwischen den Einheiten der jeweiligen Dämpferanordnung – Primäreinheit (10) und Zwischeneinheit (9) und/oder Sekundäreinheit (11) und Zwischeneinheit (9) – durch eine der Einheiten verschoben wird, wobei das Dämpfungsmedium durch den Drosselspalt (28) bewegt wird.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Drosselspalt (28) von einem Anschlagelement (30) der Einrichtung (8) zur Verdrehwinkelbegrenzung der jeweiligen Dämpferanordnung (2, 3) und dem Ringsegment (17) gebildet wird.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischeneinheit (9) in radialer Richtung ersteckende und in Umfangsrichtung weisende Anlageflächen (38.1, 38.2) aufweist, die in einer Stellung der Einheiten (10, 11) – Primäreinheit (10) und Zwischeneinheit (9) und/oder Sekundäreinheit (11) und Zwischeneinheit (9) – zueinander frei von einer Einleitung eines Drehmomentes in einem, einem Freihubweg (H) entsprechenden Abstand zum Ringsegment (17) angeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente (17) im Zusammenspiel mit einem in Umfangsrichtung benachbart angeordneten Ringsegment (17) eine weitere Verdrängungskammer (45) begrenzen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Dämpfungseinrichtung (5) einer Dämpferanordnung (2, 3) eine ringförmige Einheit umfasst, die mit der jeweils mit der Zwischeneinheit (9) gekoppelten Einheit – Primäreinheit (10) oder Sekundäreinheit (11) – jeweils erste Verdrängungskammern und mit der Zwischeneinheit jeweils zweite Verdrängungskammern (45) bildet, wobei die ringförmige Einheit einteilig in Form eines Dämpfungsringes (46) ausgeführt ist mit in Umfangsrichtung zu den jeweiligen Einheiten – Primäreinheit (10) oder Sekundäreinheit (11) – gerichtete Vorsprüngen, die die Begrenzungsflächen der einzelnen Verdrängungskammern (16, 45) bilden.