-
Die Erfindung betrifft einen als ein Zweimassenschwungrad (ZMS) aufgebauten Drehschwingungsdämpfer, der in einem Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugs eingesetzt ist und ein Primärteil und ein Sekundärteil umfasst, die über eine Federdämpfungseinrichtung verbunden sind und um eine Drehachse drehbar und relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind, wobei Bogenfedern der Federdämpfungseinrichtung in einem Federraum des Primärteils eingesetzt sind und dabei eine mit dem Sekundärteil verbundene Fliehkraftpendelanordnung (FKP) umschließen und sekundärseitig eine elastische, den Federraum abdichtende Membrane zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil vorgesehen ist, die an einem Bauteil lagefixiert und an dem weiteren Bauteil kraftschlüssig abgestützt ist.
-
In Fahrzeugen, die mit Brennkraftmaschinen angetrieben werden, wird bauartbedingt bzw. durch die Funktionsweise der Brennkraftmaschine von der Kurbelwelle ein nicht kontinuierliches Drehmoment auf den Antriebsstrang übertragen. Dadurch treten Dreh- oder Torsionsschwingungen auf, zu deren Dämpfung Drehschwingungsdämpfer in Verbindung mit einer Fliehkraftpendelanordnung eingesetzt werden. Mit der Fliehkraftpendelanordnung wird die Schwingungsenergie bzw. die Schwingungsamplitude gedämpft oder getilgt, indem Pendelmassen gegenläufig zu den zu tilgenden Schwingungen schwingen.
-
Aus der
DE 10 2014 225 661 A1 ist ein gattungsgemäßer, als Zweimassenschwungrad (ZMS) aufgebauter Drehschwingungsdämpfer bekannt, der eine innere, dem Sekundärteil zugeordnete Fliehkraftpendelanordnung einschließt, die von einer Federdämpfungseinrichtung außenseitig umschlossen ist. Der für Bogenfedern bestimmte Federraum des Primärteils ist auf der Sekundärseite mittels einer Membrane abgedichtet, die drehfest an dem Sekundärteil befestigt kraftschlüssig an dem Primärteil abgestützt ist.
-
Die
DE 10 2006 028 556 A1 zeigt eine mehrere Pendelmassen einschließende Fliehkraftpendelanordnung zur drehzahlabhängigen Drehschwingungsdämpfung. Dazu sind die Pendelmassen einem, in Form einer Kreisringscheibe gestalteten Trägerflansch zugeordnet. Die Flanken des Trägerflansches bilden Führungsflächen für die Pendelmassen, die mittels in zueinander gegenläufig verlaufenden Kulissenbahnen des Trägerflansches und der Pendelmassen geführten Laufrollen beweglich angeordnet sind.
-
Weiterhin sind innenliegende, mit dem Sekundärteil verbundene Fliehkraftpendelanordnungen bekannt, bei denen das flanschartig gestaltete Sekundärteil über eine axiale Anlaufscheibe an dem Primärteil abgestützt ist, wobei die Abstützung gegen die Kraft einer Dichtmembrane erfolgt.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für einen Drehschwingungsdämpfer mittels einfacher und kostengünstiger Maßnahmen eine funktional verbesserte, schwingungsentkoppelte Fliehkraftpendelanordnung bereitzustellen.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen oder Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der zugehörigen Figur zu entnehmen.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Schwingungsentkoppelung der Fliehkraftpendelanordnung antriebsseitig zwischen dem Sekundärteil und dem Primärteil eine Reibeinrichtung vorgesehen ist, die ein Reibelement einschließt. Eine das Reibelement beaufschlagende Tellerfeder weist dabei eine Kraftrichtung auf, die der kraftschlüssig abgestützten Membrane entgegengerichtet ist.
-
Die Auslegung der Tellerfeder von der Reibeinrichtung erfolgt so, dass die Fliehkraftpendelanordnung von einer in Richtung der Brennkraftmaschine wirkenden resultierende Kraft beaufschlagt wird. Das erfindungsgemäße Konzept eignet sich bevorzugt für in axialer Richtung bauraumoptimierte Hybriddämpfer mit einer innenliegenden Fliehkraftpendelanordnung. Vorteilhaft ist durch die eine elastische Abstützung bildende Reibeinrichtung die Sekundärseite und folglich die zugehörige Fliehkraftpendelanordnung von den axialen Kurbelwellenhüben wirksam abgekoppelt, die sich im Betriebszustand der Brennkraftmaschine einstellen.
-
Die schwingungsentkoppelte Fliehkraftpendelanordnung gemäß der Erfindung vermeidet die Übertragung von hochfrequenten, axialen Bewegungen und Verkippungen einzelner Bauteile, die zu einem erhöhten Verschleiß, insbesondere der Pendel- oder Laufrollen und folglich zu einem vorzeitigen Ausfall der Fliehkraftpendelanordnung führen. Vorteilhaft kann mittels der erfindungsgemäßen, einfach und kostengünstig realisierbaren Maßnahme eine funktional verbesserte Fliehkraftpendelanordnung bereitgestellt werden, die innerhalb des vorhandenen Bauraums des Drehschwingungsdämpfers integrierbar ist.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Reibeinrichtung durch ein an der Trägerscheibe der Fliehkraftpendelanordnung lagefixiertes Reibelement gebildet, an dem die Tellerfeder abgestützt ist, die gegenseitig an dem Primärteil fixiert ist. Eine alternative Reibeinrichtung umfasst einen radial in Richtung der Drehachse versetzten Tellerfedereinbau zwischen einer Nabe des Sekundärteils und einem drehfest mittelbar oder unmittelbar mit dem Primärteil verbundenen Reibelement.
-
Ferner ist für die Auslegung der Tellerfeder im Zusammenhang mit der Membrane vorgesehen, dass in einer Einbaulage eine Federkraft der Tellerfeder betragsgleich mit einer Federkraft der Membrane ausgelegt ist. Durch die erfindungsgemäß ausgelegte Tellerfeder ist eine definierte, stabile und schwingungsberuhigte Einbaulage der Fliehkraftpendelanordnung realisierbar. Vorzugsweise verläuft eine Federkennlinie der Tellerfeder so, dass bei einer weiteren axialen Verschiebung der Fliehkraftpendelanordnung in Richtung der Brennkraftmaschine die Tellerfederkraft stärker ansteigt, als die Federkraft der Membrane.
-
Bevorzugt wird eine Tellerfeder mit einer Federkennlinie eingesetzt, die es ermöglicht, dass sich aus einer resultierenden Federrate und einer Masse des Sekundärteils eine Resonanzfrequenz einstellt, die unter einer Anregungsfrequenz der Brennkraftmaschine im relevanten Bereich liegt. Mit dieser Maßnahme wird die Fliehkraftpendelanordnung axial überkritisch betrieben und ist gegenüber den Axialschwingungen der Brennkraftmaschine isoliert.
-
Für die radial äußere Reibeinrichtung ist als Reibelement ein Kunststoffring vorgesehen, der gemeinsam mit der Tellerfeder einen radial nach außen trichterförmigen Ringspalt bildet. Durch die Trichterform des Reibrings kann Schmierstoff bzw. Dämpferfett aus dem Federraum für einen von dem Kunststoffring und der Tellerfeder begrenzten Schmierspalt gelangen. Dadurch stellt sich ein gewünschter reduzierter Reibwert und verringerter Verschleiß der aus der Tellerfeder und dem Reibelement gebildeten Reibpaarung ein. Dämpferfett tritt zum Beispiel beim Motorstart und den damit verbundenen großen Schwingwinkeln radial nach innen aus der Federdämpfungseinrichtung aus aufgrund der sich komprimierenden Bogenfeder aus.
-
Die kraftschlüssig abgestützte, sekundärseitig angeordnete Membrane, die gleichzeitig seitlich den Federraum der Federdämpfungseinrichtung abdeckt, ist bevorzugt innenseitig drehfixiert an einer Trägerscheibe der Fliehkraftpendelanordnung befestigt. Außenseitig ist die elastische, scheibenförmige Membrane mittelbar über eine Reibscheibe innenseitig an einem Deckel des Primärteils abgestützt. Alternativ kann der Drehschwingungsdämpfer eine an dem Deckel des Primärteils befestigte Membrane einschließen, die über eine Reibscheibe an der Trägerscheibe der Fliehkraftpendelanordnung abgestützt ist.
-
Das als ein Kunststoffring ausgebildete Reibelement der erfindungsgemäßen Reibeinrichtung ist bevorzugt mittels einer Clipverbindung einfach, kostengünstig und dauerfest an der Trägerscheibe der Fliehkraftpendelanordnung oder an dem Primärteil befestigt. Als Werkstoff für das Reibelement eignet sich bevorzugt ein temperaturbeständiger und verschleißfester Kunststoff, beispielsweise Polyamid. Zur Erzielung einer verbesserten Reibung bietet es sich an, das Reibelement im Bereich der Reib- bzw. Kontaktflächen mit einem Gleit- oder Schmierstoff wie beispielsweise PTFE zu beschichten.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in fünf Figuren näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es zeigt:
- 1: in einem Halbschnitt einen erfindungsgemäß aufgebauten Drehschwingungsdämpfer;
- 2: das Detail Z gemäß 1 in einer vergrößerten Darstellung;
- 3: einen Ausschnitt des Drehschwingungsdämpfers gemäß 1 mit einer alternativen Reibeinrichtung;
- 4: in einer graphischen Darstellung den Kennlinienverlauf der Tellerfeder der Reibeinrichtung sowie der kraftschlüssig abgestützten Membrane;
- 5: eine graphische Darstellung mit einer weiteren Kennlinie einer resultierenden Kraft.
-
Die 1 zeigt in einem Halbschnitt den Grundaufbau von einem Drehschwingungsdämpfer 1 mit integrierter, innerer Fliehkraftpendelanordnung 2, der einem Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt), zugeordnet ist. Der auch Zweimassenschwungrad (ZMS) genannte Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst ein mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) verbundenes, rotierendes Primärteil 3 sowie ein mit einem Abtrieb, beispielsweise einem Automatikgetriebe (nicht gezeigt) verbundenes Sekundärteil 4, die um eine Drehachse 5 drehbar und relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind. Dabei ist das Primärteil 3 über eine Bogenfeder 6 einschließende Federdämpfungseinrichtung 7 mit dem Sekundärteil 4 verbunden. Die Federdämpfungseinrichtung 7 umfasst mehrere in einem Federraum 8 des Primärteils 3 umfangsverteilt angeordnete Bogenfedern 6, die jeweils mit einem Ende an einem Ansatz des Federraums 8 und mit dem weiteren Ende an einem Flanschflügel (nicht gezeigt) des Sekundärteils 4 abgestützt sind. Radial nach innen in Richtung der Drehachse 5 und versetzt zu den Bogenfedern 6 ist in dem Drehschwingungsdämpfer 1 eine dem Sekundärteil 4 zugeordnete Fliehkraftpendelanordnung 2 vorgesehen. Diese umfasst zwei Trägerscheiben 9, 10, die innenseitig gemeinsam an einer Nabe 11 des Sekundärteils 4, beispielsweise über umfangsverteilt angeordnete Nieten 12 befestigt sind.
-
Zwischen den radial nach außen entgegengesetzt zueinander gespreizten Trägerscheiben 9, 10 sind mehrere Pendelmassen 13 in Umfangsrichtung hintereinander beweglich angeordnet. Die Fliehkraftpendelanordnung 2 üblichen Aufbaus und bekannter Wirkungsweise ermöglicht im Betriebszustand bei einer auftretenden Drehungleichförmigkeit, eine Relativbewegung der Pendelmassen 13 gegenüber den Trägerscheiben 9, 10. Die Stellbewegung der Pendelmassen 13 gewährleisten Laufrollen 14, die zwischen zueinander gegenläufigen Führungsbahnen 15, 16 in den Pendelmassen 13 und den Trägerscheiben 9, 10 eingesetzt sind. Sekundärseitig ist der Federraum 8 von einer elastischen Membrane 17 abgedichtet, die innenseitig gemeinsam mit den Nieten 12 an der Nabe 11 befestigt ist und außenseitig über eine Reibscheibe 18 kraftschlüssig an einem mit dem Primärteil 3 verbundenen Deckel 19 abgestützt ist. Primärseitig ist der Fliehkraftpendelanordnung 2 zur Schwingungsentkoppelung einer Reibeinrichtung 20 zugeordnet, die ein von einer Tellerfeder 22 beaufschlagtes Reibelement 21 umfasst. Dabei ist eine Federkraft der Tellerfeder 22 so ausgelegt, dass diese in einer Einbaulage betragsgleich einer Membrane 17 entspricht.
-
Die 2 verdeutlicht den Aufbau der Reibeinrichtung 20, die einen Kunststoffring als Reibelement 21 vorsieht, der gemeinsam mit der Tellerfeder 22 einen radial nach außen trichterförmigen Ringspalt 23 bildet. Über den Ringspalt 23 kann Schmierstoff bzw. Dämpferfett aus dem Federraum 8 in einen von dem Reibelement 21 und der Tellerfeder 22 begrenzten Schmierspalt 24 gelangen. Zur Schaffung einer sicheren Einbaulage ist die Tellerfeder 22 an einer Schulter 25 des Primärteils 3 abgestützt und das Reibelement 21 über eine Clipverbindung 26 form- und kraftschlüssig an einer Trägerscheibe 9 fixiert.
-
In der 3 ist die Reibeinrichtung 30 gezeigt, die alternativ zu der Reibeinrichtung 20 radial in Richtung der Drehachse 5 versetzt positioniert ist. Dabei ist das Reibelement 31 an einem mit dem Primärteil 3 in Verbindung stehenden Zwischenblech 33 befestigt. Die Kraftbeaufschlagung des Reibelementes 31 erfolgt über eine Tellerfeder 32, die gegenseitig an der Nabe 11 des Sekundärteils 4 abgestützt ist.
-
Die 4 und 5 zeigen beispielhaft eine Auslegung einer für eine Reibeinrichtung 20 oder 30 bestimmte Tellerfeder 22 oder 32 und der kraftschlüssig vorgespannten Membrane 17, deren Kräfte gegeneinander gerichtet sind. Dabei ist vorgesehen, dass sich aufgrund der größeren Membrankraft stets eine in Richtung des Primärteils 3 bzw. der Brennkraftmaschine gerichtete resultierende Kraft einstellt. In der graphischen Darstellung ist auf der Ordinate die Federkraft bzw. Kraft F und auf der Abszisse ein Axialweg S des Sekundärteils 4 relativ zu dem Primärteil 3 aufgetragen. Der Kennlinienverlauf der Membrane 17 ist mit M und der Kennlinienverlauf der Tellerfeder 22 oder 32 mit T gekennzeichnet. Weiterhin ist ein axialer Hub der Kurbelwelle mit H bezeichnet, der sich im Betriebszustand der Brennkraftmaschine einstellt.
-
In 4 ist ausgehend von einem, eine statische Einbaulage definierenden Schnittpunkt P beider Kennlinienverläufe, in Richtung der Abtriebsseite bzw. der Getriebeseite eine Kraftdifferenz KG zwischen den Kennlinien M und T durch Pfeile verdeutlicht. Die Kraftdifferenz KG stellt sich in einem deutlich geringeren axialen Abstand zu dem Schnittpunkt P ein als die gleich große Kraftdifferenz KB zwischen den Kennlinien M und T auf der zur Brennkraftmaschine gerichteten Seite, bzw. der Antriebsseite. Die Auslegung der Federn erfolgt so, dass die Kraftkennlinie einer Tellerfeder 22 oder 32 antriebsseitig von der statischen Einbaulage ausgehend, nicht unter die Membrankraft fällt. Weiterhin ist die Federkennlinie so gewählt, dass sich aus der in 5 gezeigten resultierenden Federrate C und einer Masse des Sekundärteils 4 stets eine Resonanzfrequenz ergibt, die unter einer Anregungsfrequenz der Brennkraftmaschine im relevanten Bereich liegt. In der 5 ist weiterhin ein sich einstellender resultierender Kennlinienverlauf R abgebildet, der sich durch das Zusammenwirken der Membrane 17 und einer Tellerfeder 22 oder 32 ergibt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Fliehkraftpendelanordnung
- 3
- Primärteil
- 4
- Sekundärteil
- 5
- Drehachse
- 6
- Bogenfeder
- 7
- Bogenfederanordnung
- 8
- Federraum
- 9
- Trägerscheibe
- 10
- Trägerscheibe
- 11
- Nabe
- 12
- Niet
- 13
- Pendelmasse
- 14
- Laufrolle
- 15
- Führungsbahn
- 16
- Führungsbahn
- 17
- Membrane
- 18
- Reibscheibe
- 19
- Deckel
- 20
- Reibeinrichtung
- 21
- Reibelement
- 22
- Tellerfeder
- 23
- Ringspalt
- 24
- Schmierspalt
- 25
- Schulter
- 26
- Clipverbindung
- 30
- Reibeinrichtung
- 31
- Reibelement
- 32
- Tellerfeder
- 33
- Zwischenblech
- C
- Federrate
- F
- Kraft
- H
- Hub
- KB
- Kraftdifferenz (Richtung Brennkraftmaschine)
- KG
- Kraftdifferenz (Richtung Getriebe)
- M
- Membran (Kennlinie)
- P
- Schnittpunkt (beider Kennlinien)
- R
- Kennlinie (resultierende Kennlinie)
- S
- Axialweg (Sekundärteil)
- T
- Tellerfeder (Kennlinie)
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102014225661 A1 [0003]
- DE 102006028556 A1 [0004]
