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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, Riemenscheibenentkoppler oder Scheibendämpfer, mit dessen Hilfe in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs auftretende Drehschwingungen gedämpft werden können.
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Aus
WO 2016/050593 A1 ist ein als Scheibendämpfer für eine Kupplungsscheibe ausgestalteter Drehschwingungsdämpfer bekannt, bei dem eine einseitig mit einem Ausgangselement befestigte Blattfeder vorgesehen ist, an dessen in Umfangsrichtung verlaufenden freien Ende ein Bolzen eines Eingangselements abgleiten kann, um je nach Relativlage des Bolzens zum befestigten Ende der Blattfeder die Blattfeder stärker oder weniger stark in radialer Richtung durchzubiegen.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis den Bauraum von Drehschwingungsdämpfern zu reduzieren.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen Drehschwingungsdämpfer mit geringen Bauraum ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist ein Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, Riemenscheibenentkoppler oder Scheibendämpfer, zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen mit einer um eine Drehachse drehbaren Primärmasse, einer relativ zu der Primärmasse begrenzt verdrehbaren Sekundärmasse und einem an der Primärmasse und an der Sekundärmasse angreifenden Energiespeicherelement zur Koppelung der Primärmasse mit der Sekundärmasse, wobei das Energiespeicherelement als eine beidseitig mit der Primärmasse oder mit der Sekundärmasse befestigte Blattfeder ausgestaltet ist, wobei das Energiespeicherelement eine im Wesentlichen in radialer Richtung weisende konvex verlaufende Anschlagseite zum zumindest teilweise tangentialen Anschlagen an einem relativ zu dem Energiespeicherelement verdrehbaren Nocken aufweist.
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Durch die beidseitig eingespannten Enden des als Blattfeder ausgestalteten Energiespeicherelements kann die Blattfeder einen besonders stark gekrümmten Verlauf aufweisen und entsprechend stark vorgespannt sein. Das Energiespeicherelement kann dadurch bereits bei einer vergleichsweise geringen Relativverdrehung eine hohe der Relativverdrehung entgegen gerichtete Federkraft bereitstellen. Dies wiederum ermöglicht eine besonders kleine Erstreckung des Energiespeicherelements in Umfangsrichtung, so dass die Anzahl der Energiespeicherelemente erhöht und/oder anderweitig nutzbarer Bauraum zwischen den in Umfangsrichtung nachfolgenden Energiespeicherelementen geschaffen werden kann. Zudem kann die Gesamtheit der zur Schwingungsdämpfung vorgesehenen Energiespeicherelemente ein vergleichsweise geringes Eigengewicht aufweisen, so dass das durch die Energiespeicherelemente verursachte Massenträgheitsmoment reduziert werden kann. Insbesondere ist es möglich mehrere Blattfedern übereinander vorzusehen, so dass die Federkennlinie des als mehrlagige Blattfeder ausgestalteten Energiespeicherelements leicht angepasst werden kann. Die konvex verlaufende Blattfeder des Energiespeicherelements kann insbesondere symmetrisch ausgestaltet sein, so dass sowohl bei einer Relativbewegung eines an dem konvexen Teil des Energiespeicherelements anschlagenden Nockens in einer ersten Umfangsrichtung als auch in einer der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzten zweiten Umfangsrichtung gleichartige Dämpfungsverhältnisse realisiert werden können. Der Drehschwingungsdämpfer kann dadurch sowohl im Zugbetrieb als auch im Schubbetrieb Drehschwingungen gleich gut dämpfen. Aufgrund der geringen Erstreckung des Energiespeicherelements in Umfangsrichtung und in axialer Richtung ist ein Drehschwingungsdämpfer mit geringem Bauraum ermöglicht.
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Die Primärmasse und die über das als Blattfeder ausgestaltete Energiespeicherelement an die Primärmasse begrenzt verdrehbar angekoppelte Sekundärmasse können ein Feder-Masse-System ausbilden, das in einem bestimmten Frequenzbereich Drehungleichförmigkeiten in der Drehzahl und in dem Drehmoment der von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugten Antriebsleistung dämpfen kann. Hierbei kann das Massenträgheitsmoment der Primärmasse und/oder der Sekundärmasse sowie die Federkennlinie des Energiespeicherelements derart ausgewählt sein, dass Schwingungen im Frequenzbereich der dominierenden Motorordnungen des Kraftfahrzeugmotors gedämpft werden können. Das Massenträgheitsmoment der Primärmasse und/oder der Sekundärmasse kann insbesondere durch eine angebrachte Zusatzmasse beeinflusst werden. Wenn der Drehschwingungsdämpfer Teil eines Zweimassenschwungrads ist, kann die Primärmasse eine mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors koppelbare Schwungscheibe aufweisen. Wenn der Drehschwingungsdämpfer als Riemenscheibenentkoppler Teil einer Riemenscheibenanordnung zum Antrieb von Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Zugmittels ist, kann die Primärmasse eine Riemenscheibe ausbilden, an deren radial äußeren Mantelfläche das Zugmittel, insbesondere ein Keilriemen, zur Drehmomentübertragung angreifen kann. Wenn der Drehschwingungsdämpfer als Scheibendämpfer insbesondere einer Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung verwendet wird, kann die Primärmasse mit einem Reibbeläge tragenden Scheibenbereich gekoppelt sein, während die Sekundärmasse mit einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes gekoppelt sein kann.
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Insbesondere ist das Energiespeicherelement radial außerhalb zu dem Nocken angeordnet. Die konvexe Anschlagseite des Energiespeicherelements kann dadurch nach radial innen abstehen. Insbesondere kann das konvexe Energiespeicherelement an einer konkaven radial inneren Mantelfläche angeordnet sein, so dass die konvexe Anschlagseite des Energiespeicherelements besonders weit in radialer Richtung verformt werden kann ohne an einem anderen Bauteil anzuschlagen. Der radiale Federweg des Energiespeicherelements kann entsprechend groß ausgestaltet sein, bevor das Energiespeicherelement blockiert. Dies ermöglicht einen entsprechend großen Dämpfungsbereich.
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Vorzugsweise sind ein erster Nocken und sich an dem ersten Nocken in Umfangsrichtung anschließender zweiter Nocken vorgesehen, wobei zwischen dem ersten Nocken und dem zweiten Nocken eine Vertiefung zur Aufnahme der konvex verlaufenden Anschlagseite des Energiespeicherelements in einer mittleren Neutralstellung ausgebildet ist, wobei insbesondere der erste Nocken und der zweite Nocken einstückig ausgebildet sind. Die konvexe Anschlagseite des Energiespeicherelements kann dadurch in einer (meta-)stabilen Neutralstellung aufgenommen sein. Eine Relativdrehung der Primärmasse zur Sekundärmasse kann dadurch erst ab einem bestimmten Mindestdrehmoment stattfinden, so dass geringe Drehungleichförmigkeiten, welche den Komfort nicht wesentlich beeinflussen, nicht zu Hysterese bedingte Wirkungsgradreduzierungen führen.
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Besonders bevorzugt ist der Nocken und/oder ein das Energiespeicherelement beidseitig aufnehmendes Einspannelement aus einem Material mit einem im Vergleich zu Stahl geringeren Reibungskoeffizienten, insbesondere ein Kunststoffmaterial, hergestellt. Eine Wirkungsgradreduzierung durch unerwünschte Reibungsverluste während der Schwingungsdämpfung kann dadurch vermieden oder zumindest reduziert werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: eine schematische Draufsicht auf einen Drehschwingungsdämpfer,
- 2: eine schematische Detailansicht des Drehschwingungsdämpfers aus 1 in einer Neutralstellung,
- 3: eine schematische Detailansicht des Drehschwingungsdämpfers aus 1 in einer ausgelenkten Stellung und
- 4: eine schematische perspektivische geschnittene Rückansicht des Drehschwingungsdämpfers aus 1.
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Der in 1 und 4 am Beispiel eines Scheibendämpfers für eine Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dargestellte Drehschwingungsdämpfer 10 weist eingangsseitig eine Primärmasse 12 auf, an deren Axialseiten Reibbeläge 14 angebracht sind, über die im geschlossenen Zustand der Reibungskupplung ein in einem Kraftfahrzeugmotor erzeugtes Drehmoment eingeleitet werden kann. Ausgangsseitig ist eine über eine Verzahnung 16 mit einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes drehfest koppelbare Sekundärmasse 18 vorgesehen, die relativ zu der Primärmasse 12 begrenzt verdreht werden kann. Mit Hilfe eines als beidseitig eingespannte Blattfeder ausgestaltetes Energiespeicherelement 20 kann zwischen der Primärmasse 12 und der Sekundärmasse 18 das Drehmoment übertragen und Drehungleichförmigkeiten in dem Drehmoment gedämpft werden. Besonders bevorzugt weist die Primärmasse 12 zwei Deckscheiben auf, zwischen denen die Sekundärmasse 18 und das Energiespeicherelement 20 verliersicher aufgenommen ist.
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Wie in 2 dargestellt kann mit der Sekundärmasse 18 eine aus einem reibungsreduzierten Kunststoff hergestellte Nockeneinrichtung 22 formschlüssig verbunden sein. Die Nockeneinrichtung 22 weist einen nach radial außen abstehenden ersten Nocken 24 und einen zu dem ersten Nocken 24 in Umfangsrichtung etwas versetzen nach radial außen abstehenden zweiten Nocken 26 auf. In der in 2 dargestellten Neutralstellung kann eine nach radial innen konvex abstehende Anschlagseite 28 des als Blattfeder ausgestalteten Energiespeicherelements 20 in einen Zwischenraum zwischen dem ersten Nocken 24 und dem zweiten Nocken 26 stabil eingreifen. Die Enden des als Blattfeder ausgestalteten Energiespeicherelements 20 sind in einem aus einem reibungsreduzierten Kunststoff hergestellten Einspannelement 30 mit deutlicher Durchbiegung des Energiespeicherelements 20 und einer entsprechend hohen Vorspannung eingespannt, wobei vorzugsweise ein Ausweichen der Enden des als Blattfeder ausgestalteten Energiespeicherelements 20 in tangentialer und/oder in Umfangsrichtung unter Last zugelassen sein kann. Die Nocken 24, 26 können an der konvexen Anschlagseite 28 seitlich anliegen, wobei die Kontaktfläche zwischen der konvexen Anschlagseite 28 und dem jeweiligen Nocken 24, 26 angeschrägt zur Radialrichtung verläuft. Eine Normalkraft zwischen der konvexen Anschlagseite 28 und dem jeweiligen Nocken 24, 26 weist dadurch sowohl einen Anteil in radialer Richtung als auch einen Anteil in tangentialer Richtung auf.
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Wenn bei einer Drehungleichförmigkeit die Primärmasse 12 relativ zu der Sekundärmasse 18 um einen Verdrehwinkel α verdreht wird, wie in 3 dargestellt, kann beispielsweise der erste Nocken 24 die konvexe Anschlagseite 28 des Energiespeicherelements 20 in radialer Richtung eindrücken, wodurch sich die von dem Energiespeicherelement 20 auf den erste Nocken 24 aufgeprägte Federkraft erhöht. Da die Normalkraft zwischen dem ersten Nocken 24 und der konvexen Anschlagseite 28 immer noch zur Radialrichtung angeschrägt verläuft, drückt die Federkraft des Energiespeicherelements 20 sowohl mit einem Anteil in radialer Richtung als auch mit einem Anteil in tangentialer Richtung gegen den ersten Nocken 24. Der in tangentialer Richtung auf den ersten Nocken 24 einwirkende Anteil der Federkraft drückt den ersten Nocken 24 und damit die Sekundärmasse 18 zurück in die in 2 dargestellte Neutralstellung, so dass die in dem Energiespeicherelement 20 als Formänderungsarbeit gespeicherte Energie wieder abgegeben werden kann. Der maximale Verdrehwinkel α kann begrenzt werden, indem beispielsweise ein Bolzen 32 der Primärmasse 12 in einem in Umfangsrichtung verlaufenden Langloch 34 der Sekundärmasse 18 eingesetzt ist oder umgekehrt, wobei der Bolzen 32 bei einem maximal vorgesehen Verdrehwinkel α an dem tangentialen Ende des Langlochs 34 anschlägt. Dadurch kann sicher vermieden werden, dass die konvexen Anschlagseite 28 an der Spitze des jeweiligen Nockens 24, 26 vorbei bewegt werden kann. In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich zwischen dem jeweiligen tangentialen Ende des Langlochs 34 und dem Bolzen 32 einen Anschlagdämpfer und/oder ein Federelement vorzusehen, um eine weitere Dämpfungsstufe zur Drehschwingungsdämpfung und/oder eine Reduktion von Anschlaggeräuschen zu erreichen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Drehschwingungsdämpfer
- 12
- Primärmasse
- 14
- Reibbeläge
- 16
- Verzahnung
- 18
- Sekundärmasse
- 20
- Energiespeicherelement
- 22
- Nockeneinrichtung
- 24
- erster Nocken
- 26
- zweiter Nocken
- 28
- Anschlagseite
- 30
- Einspannelement
- 32
- Bolzen
- 34
- Langloch
- α
- Verdrehwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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