DE102017106230A1

DE102017106230A1 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102017106230A1
Application number: DE102017106230.0A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Krause; Kai Schenck
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2018-09-27
Also published as: CN108626310B; CN108626310A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer (1) mit einem um eine Drehachse (d) verdrehbar angeordneten ersten Dämpferteil (2) und einem entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung (4) zumindest mit über den Umfang angeordneten Bogenfedern (8, 9, 10, 11) gegenüber dem ersten Dämpferteil (2) relativ um die Drehachse (d) begrenzt verdrehbaren zweiten Dämpferteil (5), wobei die Federeinrichtung (4) eine mehrstufige Kennlinie aufweist und eine Beaufschlagung der Bogenfedern (8, 9, 10, 11) mittels ersten, dem ersten Dämpferteil (2) zugeordneten und zweiten, dem zweiten Dämpferteil (5) zugeordneten Beaufschlagungsmitteln (12, 13, 14) vorgesehen ist. Um den für die Federeinrichtung (4) zur Verfügung stehenden Bauraum vollständig auszunutzen, sind über den Umfang abwechselnd erste Bogenfedern (8, 9) und zweite, gegenüber den ersten Bogenfedern (8, 9) kürzere Bogenfedern (10, 11) vorgesehen und eine Beaufschlagung der ersten und zweiten Bogenfedern (8, 9, 10, 11) ist seriell bei unterschiedlichen Verdrehwinkeln zwischen den Dämpferteilen (2, 5) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten ersten Dämpferteil und einem entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung zumindest mit über den Umfang angeordneten Bogenfedern gegenüber dem ersten Dämpferteil relativ um die Drehachse begrenzt verdrehbaren zweiten Dämpferteil, wobei die Federeinrichtung eine mehrstufige Kennlinie aufweist und eine Beaufschlagung der Bogenfedern mittels ersten, dem ersten Dämpferteil zugeordneten und zweiten, dem zweiten Dämpferteil zugeordneten Beaufschlagungsmitteln vorgesehen ist.
Drehschwingungsdämpfer dienen der Drehschwingungsisolation insbesondere in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen. Hierbei sind insbesondere Zweimassenschwungräder mit einem ersten und zweiten Dämpferteil, beispielsweise einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil und einer zwischen diesen in Umfangsrichtung wirksamen Federeinrichtung mit in einem Federkanal untergebrachten Bogenfedern aufgrund der hohen Federkapazität vorteilhaft. Zur weiteren Erhöhung der Federkapazität können Federeinrichtungen mit ineinander geschachtelten Bogenfedern ausgebildet sein. Aus der DE 10 2009 015 577 A1 ist ein derartiger Drehschwingungsdämpfer bekannt, bei dem zudem eine mehrstufige Kennlinie vorgesehen ist, indem die Innenfedern ineinander geschachtelter Bogenfedern kürzer ausgebildet und daher von den Beaufschlagungsmitteln erst bei größeren Verdrehwinkeln zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil beaufschlagt werden.
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Drehschwingungsdämpfers. Insbesondere soll der Drehschwingungsdämpfer mit einer Federeinrichtung versehen werden, die den Bauraum des Federkanals vollständig ausnutzt.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
Der vorgeschlagene Drehschwingungsdämpfer dient der Drehschwingungsisolation von Drehschwingungen insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit drehschwingungsbehafteter Brennkraftmaschine. Hierbei kann der Drehschwingungsdämpfer als Zweimassenschwungrad mit einer Primärschwungmasse und einer direkten und/oder zugekoppelten oder nachgeschalteten Sekundärschwungmasse ausgebildet sein. Der Drehschwingungsdämpfer kann direkt mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden oder in einer Antriebsstrangeinrichtung, beispielsweise innerhalb oder außerhalb eines Gehäuses eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers vorgesehen sein.
Der Drehschwingungsdämpfer enthält ein um eine Drehachse verdrehbar angeordnetes erstes Dämpferteil, beispielsweise ein Eingangsteil oder ein Ausgangsteil und ein entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung mit über den Umfang in einem Federkanal angeordneten Bogenfedern gegenüber dem Eingangsteil relativ um die Drehachse begrenzt verdrehbares zweites Dämpferteil, beispielsweise entsprechend ein Ausgangsteil oder ein Eingangsteil. Die Begriffe Eingangsteil und Ausgangsteil sind dabei insbesondere vor dem Hintergrund eines von beiden Seiten in den Drehschwingungsdämpfer eingeleiteten Drehmoments, beispielsweise eines Zug- oder Schubmoments austauschbar und von den Anforderungen an den Drehschwingungsdämpfer bezüglich seiner Konstruktion unterschiedlich ausführbar.
Zur Bereitstellung zweier Dämpferstufen des Drehschwingungsdämpfers weist die Federeinrichtung eine mehrstufige, zumindest zweistufige Kennlinie auf. Dies bedeutet, dass über den Verdrehwinkel zwischen den Dämpferteilen zuerst ein Teil der Bogenfedern und bei Überschreiten eines vorgegebenen Verdrehwinkels oder Verdrehwinkelbereichs die übrigen Bogenfedern zugeschaltet werden. Die Bogenfedern können jeweils als einzelne oder als Bogenfederpakete ineinander geschachtelter Bogenfedern ausgebildet sein. Eine Beaufschlagung der Bogenfedern erfolgt dabei mittels den Dämpferteilen, beispielsweise dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers zugeordneter Beaufschlagungsmittel.
Um die mehrstufige Kennlinie ohne Freiwinkel in den Bogenfedern und damit ohne Einbuße des vorhandenen Bauraums durchzuführen, sind über den Umfang abwechselnd erste Bogenfedern und zweite, gegenüber den ersten Bogenfedern kürzere Bogenfedern vorgesehen, wobei eine Beaufschlagung der ersten und zweiten Bogenfedern seriell bei unterschiedlichen Verdrehwinkeln zwischen den Beaufschlagungsmitteln vorgesehen ist. Dies bedeutet, dass alle Bogenfedern ohne Freiräume und damit unter Vollbesetzung des zur Verfügung stehenden Bauraums in dem Federkanal aufgenommen sind. Die Steuerung des Freiwinkels eines Teils der Bogenfedern erfolgt dabei außerhalb des Federkanals beziehungsweise mittels einer entsprechenden Anordnung der Beaufschlagungsmittel.
Um einen weichen Übergang zwischen den Dämpferstufen vorzusehen, kann bei einem Übergang von einer Dämpferstufe mit einem Teil der Bogenfedern und einer zweiten Dämpferstufe mit allen Bogenfedern eine Übergangsstufe vorgesehen sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers kann eine Steuerung der Beaufschlagung zur Bereitstellung von zwei Dämpferstufen in den ausgangsseitigen Beaufschlagungsmitteln vorgesehen sein.
Beispielsweise kann ein Dämpferteil zwei um die Drehachse angeordnete und gegeneinander um die Drehachse verdrehbare Flanschteile mit zwischen die Stirnseiten in Umfangsrichtung benachbarter Bogenfedern eingreifenden ausgangsseitigen Beaufschlagungsmitteln aufweisen. Die diesem Dämpferteil zugeordneten Beaufschlagungsmittel des einen Flanschteils und die Beaufschlagungsmittel des anderen Flanschteils wechseln dabei über den Umfang ab und zwischen den Flanschteilen ist eine nach Aufbrauch eines vorgegebenen Freiwinkels drehschlüssige Mitnahmeeinrichtung wirksam.
Beispielsweise sind die Flanschteile zur Bereitstellung der Mitnahmeeinrichtung axial benachbart angeordnet, wobei in dem einen Flanschteil über den Umfang verteilt angeordnete, den Freiwinkel vorgebende kreissegmentförmige Langlöcher vorgesehen sind, in die jeweils ein axialer Vorsprung des anderen Flanschteils eingreift. Hierbei beaufschlagt das erste Flanschteil die erste, beispielsweise längere Bogenfeder oder Bogenfedergruppen aus ineinander geschachtelten Bogenfedern zur Aktivierung der ersten Dämpferstufe. Nach dem Aufbrauch des durch die Langlöcher vorgegebenen Freiwinkels nimmt das erste Flanschteil das andere Flanschteil, welches die anderen Bogenfedern oder Bogenfedergruppen beaufschlagt, mit und die zweite Dämpferstufe mit allen Bogenfedern wird aktiviert.
Die vorgeschlagene Übergangstufe zwischen den beiden Dämpferstufen kann beispielsweise mittels an umfangsseitig an den Langlöchern wirksam angeordneten Federelementen vorgesehen sein. Die Steifigkeit dieser Federelemente kann auf ein Übergangsmoment zwischen den beiden Dämpferstufen ausgelegt sein. Die Federelemente können beispielsweise Schraubendruckfedern, Tellerfedern, Tellerfederpakete oder dergleichen sein. Um die Federelemente vor Überlastung zu schützen, können zur Überbrückung der Federelemente nach Aufbrauch eines Wirkwinkels der Federelemente zwischen den beiden Flanschteilen in Umfangsrichtung wirksame Anschläge vorgesehen sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die Übergangsstufe mittels in Umfangsrichtung schräg gestellter Beaufschlagungsmittel zur Beaufschlagung der in einer zweiten Dämpferstufe zuzuschaltenden Bogenfedern vorgesehen sein. Hierbei wird mit zunehmendem Verdrehwinkel zuerst ein Teil der Stirnfläche der Bogenfedern beaufschlagt, so dass zuerst die Federwirkung der Bogenfedern teilweise wirksam ist, bevor eine flächige Beaufschlagung der Stirnflächen eintritt.
Gemäß einer zu der ausgangsseitigen Steuerung der seriellen Beaufschlagung der Bogenfedern alternativen Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers kann eine Steuerung der Beaufschlagung an dem den Federkanal tragenden Dämpferteil vorgesehen sein. Beispielsweise können hierzu die Bogenfedern in einem gegenüber dem Federkanal in Umfangsrichtung schwimmend angeordneten Bogenfederträger aufgenommen sein und erste Beaufschlagungsmittel dieses Dämpferteils in dem Bogenfederträger und in Umfangsrichtung abwechselnd zu diesen angeordnete zweite, diesem Dämpferteil zugeordnete Beaufschlagungsmittel an dem Federkanal vorgesehen sein. Die dem anderen Dämpferteil zugeordneten Beaufschlagungsmittel sind hierbei in bevorzugter Weise gleichartig, beispielsweise als einteiliges Flanschteil mit radial erweiterten Beaufschlagungsmitteln ausgebildet. Abhängig vom Verdrehwinkel werden die ersten Bogenfedern durch die Beaufschlagungsmittel des Federkanals beaufschlagt. Bei Aufbrauch des vorgegebenen Freiwinkels nehmen die Beaufschlagungsmittel des Federkanals die Beaufschlagungsmittel des Bogenfederträgers mit, wodurch zusätzlich die zweiten Bogenfedern beaufschlagt werden.
Die Erfindung wird anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine Ansicht des Drehschwingungsdämpfers in schematischer Ansicht und
2 einen Schnitt durch den Drehschwingungsdämpfer der 1 entlang der Schnittlinie A-A der 1.

Die 1 und 2 zeigen in der Zusammenschau eine schematische Darstellung des um die Drehachse d angeordneten Drehschwingungsdämpfers 1 in bevorzugter Weise für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler in Ansicht (1) und im Schnitt entlang der Schnittlinie A-A der 1 (2). Das erste, beispielsweise hier als Ausgangsteil ausgebildete Dämpferteil 2 weist den Federkanal 3 zur Aufnahme der Federeinrichtung 4 auf. Das zweite, beispielsweise hier als Eingangsteil ausgebildete Dämpferteil 5 ist entgegen der Wirkung der in Umfangsrichtung wirksamen Federeinrichtung 4 gegenüber dem ersten Dämpferteil 2 um die Drehachse d begrenzt verdrehbar angeordnet.
Die Federeinrichtung 4 ist aus zwei in dem Federkanal 3 über den Umfang abwechselnd angeordneten, unterschiedlich lang ausgebildeten Bogenfedergruppen 6, 7 mit ineinander geschachtelten Bogenfedern 8, 9, 10, 11 ausgebildet. Anstatt der Bogenfedergruppen 6, 7 können zwei einzelne Bogenfedern vorgesehen sein.
An dem Federkanal 3 sind jeweils zwischen die Stirnseiten der in Umfangsrichtung benachbarten Bogenfedern 8, 9, 10, 11 eingreifende, dem Dämpferteil 2 zugeordneten Beaufschlagungsmittel 12 vorgesehen.
Die dem zweiten Dämpferteil 5 zugeordneten Beaufschlagungsmittel 13, 14 sind an unterschiedlichen, konzentrisch zueinander und zur Drehachse d angeordneten und axial benachbarten Flanschteilen 15, 16 angeordnet. Dabei sind die Beaufschlagungsmittel 13 dem Flanschteil 15 und die Beaufschlagungsmittel 14 dem Flanschteil 16 zugeordnet und wechseln über den Umfang ab. Dies bedeutet, dass bei einem Eintrag eines Drehmoments in Form des Antriebsmoments M_AN in das Dämpferteil 5 in das Flanschteil 15 zuerst die langen Bogenfedergruppen 6 zwischen den Beaufschlagungsmitteln 12, 13 unter Ausbildung einer ersten Dämpferstufe komprimiert werden. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Verdrehwinkels zwischen den Dämpferteilen 2, 5 und damit nach Aufbrauch eines Freiwinkels nimmt das Flanschteil 15 das Flanschteil 16 mittels der Mitnahmeeinrichtung 17 mit, so dass unter Aktivierung einer zweiten Dämpferstufe zusätzlich und damit seriell die kurzen Bogenfedergruppen 7 zwischen den Beaufschlagungsmitteln 12, 14 komprimiert werden.
Die Mitnahmeeinrichtung 17 ist aus in dem Flanschteil 15 eingebrachten kreissegmentförmigen Langlöchern 18 und den in diese eingreifenden axialen Vorsprüngen 19 gebildet. Zur Ausbildung einer Übergangsstufe zwischen den beiden Dämpferstufen sind an den umfangsseitigen Anschlägen 20, 21 der Langlöcher 18 die Federelemente 22, 23 vorgesehen, die einen Übergang von der ersten Dämpferstufe in die zweite Dämpferstufe durch einen elastischen Anschlag der Vorsprünge 19 an den Anschlägen 20, 21 dämpfen. Die Federelemente 22, 23 sind auf ein Übergangsmoment kleiner als das maximal über den Drehschwingungsdämpfer 1 übertragbare Drehmoment abgestimmt und werden in bevorzugter Weise durch Überbrückung der beiden Flanschteile 15, 16 mittels nicht dargestellter Anschläge vor Beschädigung geschützt. Die Federelemente 22, 23 können abhängig von unterschiedlich in die Dämpferteile 2, 5 eingetragenen Drehmomenten, beispielsweise Zug- und Schubmomenten des Antriebsstrangs mit unterschiedlicher Steifigkeit versehen sein.
Bezugszeichenliste

1: Drehschwingungsdämpfer
2: Dämpferteil
3: Federkanal
4: Federeinrichtung
5: Dämpferteil
6: Bogenfedergruppe
7: Bogenfedergruppe
8: Bogenfeder
9: Bogenfeder
10: Bogenfeder
11: Bogenfeder
12: Beaufschlagungsmittel
13: Beaufschlagungsmittel
14: Beaufschlagungsmittel
15: Flanschteil
16: Flanschteil
17: Mitnahmeeinrichtung
18: Langloch
19: Vorsprung
20: Anschlag
21: Anschlag
22: Federelement
23: Federelement
d: Drehachse
M_AN: Antriebsmoment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009015577 A1 [0002]

Claims

Drehschwingungsdämpfer (1) mit einem um eine Drehachse (d) verdrehbar angeordneten ersten Dämpferteil (2) und einem entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung (4) mit über den Umfang in einem Federkanal (3) angeordneten Bogenfedern (8, 9, 10, 11) gegenüber dem ersten Dämpferteil (2) relativ um die Drehachse (d) begrenzt verdrehbaren zweiten Dämpferteil (5), wobei die Federeinrichtung (4) eine mehrstufige Kennlinie aufweist und eine Beaufschlagung der Bogenfedern (8, 9, 10, 11) mittels ersten, dem ersten Dämpferteil (2) zugeordneten und zweiten, dem zweiten Dämpferteil (5) zugeordneten Beaufschlagungsmitteln (12, 13, 14) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang abwechselnd erste Bogenfedern (8, 9) und zweite, gegenüber den ersten Bogenfedern (8, 9) kürzere Bogenfedern (10, 11) vorgesehen sind und eine Beaufschlagung der ersten und zweiten Bogenfedern (8, 9, 10, 11) seriell bei unterschiedlichen Verdrehwinkeln zwischen den Dämpferteilen (2, 5) vorgesehen ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Übergang von einer Dämpferstufe mit einem Teil der Bogenfedern (8, 9) und einer zweiten Dämpferstufe mit allen Bogenfedern (8, 9, 10, 11) eine Übergangsstufe vorgesehen ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung der Beaufschlagung in dem zweiten Dämpferteil (5) vorgesehen ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dämpferteil (5) zwei um die Drehachse (d) angeordnete Flanschteile (15, 16) mit zwischen die Stirnseiten in Umfangsrichtung benachbarter Bogenfedern eingreifenden ersten und zweiten Beaufschlagungsmitteln (13, 14) aufweist, wobei sich die Beaufschlagungsmittel (13) des einen Flanschteils (15) und die Beaufschlagungsmittel (14) des anderen Flanschteils (16) über den Umfang abwechseln und zwischen den Flanschteilen (15, 16) eine nach Aufbrauch eines Freiwinkels das andere Flanschteil (16) von dem einen Flanschteil (15) mitnehmende Mitnahmeeinrichtung (17) wirksam ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschteile (15, 16) axial benachbart angeordnet sind und in dem einen Flanschteil (15) über den Umfang verteilt angeordnete, den Freiwinkel vorgebende kreissegmentförmige Langlöcher (18) vorgesehen sind, in die ein axialer Vorsprung (19) des anderen Flanschteils (16) eingreift.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsstufe mittels an umfangsseitig an den Langlöchern (18) wirksam angeordneten Federelementen (22, 23) vorgesehen ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überbrückung der Federelemente (22, 23) nach Aufbrauch eines Wirkwinkels der Federelemente (22, 23) zwischen den beiden Flanschteilen (15, 16) in Umfangsrichtung wirksame Anschläge vorgesehen sind.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsstufe mittels in Umfangsrichtung schräg gestellter Beaufschlagungsmittel (14) zur Beaufschlagung der in einer zweiten Dämpferstufe zuzuschaltenden Bogenfedern (10, 11) vorgesehen ist.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung der Beaufschlagung in den zweiten Beaufschlagungsmitteln vorgesehen ist.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bogenfedern gegenüber dem im Federkanal in einem in Umfangsrichtung schwimmend angeordneten Bogenfederträger aufgenommen sind und ein erster Teil der zweiten Beaufschlagungsmittel in dem Bogenfederträger und in Umfangsrichtung abwechselnd zu diesen angeordnete ein zweiter Teil der zweiten Beaufschlagungsmittel an dem Federkanal vorgesehen sind.