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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit zwei um eine Drehachse entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung mit über den Umfang verteilt angeordneten Schraubendruckfedern, insbesondere Bogenfedern gegeneinander relativ verdrehbaren Dämpferteilen, nämlich einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil, wobei eines der Dämpferteile einen die Schraubendruckfedern radial und axial abstützenden, einen Querschnitt der Schraubendruckfedern teilweise über deren Umfang umschließenden Federkanal aufweist.
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Gattungsgemäße Drehschwingungsdämpfer werden insbesondere in hydrodynamischen Drehmomentwandlern eingesetzt und sind beispielsweise aus den Druckschriften
WO 2017/028858 A1 und
WO2017/202410 A1 bekannt. Derartige Drehschwingungsdämpfer weisen zwei gegeneinander begrenzt um eine Drehachse verdrehbare Dämpferteile in Form eines Eingangsteils und eines Ausgangsteils auf, zwischen denen eine in Umfangsrichtung wirksame Federeinrichtung aus Schraubendruckfedern wirksam ist. Die Schraubendruckfedern sind in einem von einem der Dämpferteile gebildeten Federkanal aufgenommen und gegen Fliehkraft nach radial außen abgestützt. Hierbei bildet sich radial außen im Querschnitt der Schraubendruckfedern betrachtet ein punktförmiger oder in Umfangsrichtung betrachtet ein Linienkontakt zu dem Federkanal aus, der eine von der Fliehkraft abhängige Reibung zwischen dem Federkanal und den Schraubendruckfedern an deren Außenumfang ausbildet. Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines gattungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, einen Drehschwingungsdämpfer mit geringerer Reibung und einem verbesserten Verschleiß der Schraubendruckfedern beziehungsweise des Federkanals vorzuschlagen.
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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.
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Der vorgeschlagene Drehschwingungsdämpfer dient der Drehschwingungsisolation insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine. In bevorzugter Weise ist der vorgeschlagene Drehschwingungsdämpfer in einem Gehäuse eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers insbesondere wirksam zwischen einer Wandlerüberbrückungskupplung und einer Ausgangsnabe, zwischen einem Turbinenrad und einer Ausgangsnabe und/oder dergleichen angeordnet. Der Drehschwingungsdämpfer kann trocken oder nass, das heißt, in einer Umgebung mit Schmiermittel wie Schmiermittelbad oder Schmiermittelnebel betrieben sein.
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Der vorgeschlagene Drehschwingungsdämpfer enthält zwei um eine Drehachse entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung mit über den Umfang verteilt angeordneten Schraubendruckfedern gegeneinander relativ verdrehbare Dämpferteile. Die Dämpferteile bilden ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil. Das als Eingangsteil ausgebildete Dämpferteil ist mit einem Drehmoment beaufschlagt, welches über die Federeinrichtung unter Drehschwingungsdämpfung auf das Ausgangsteil übertragen wird. Der Federeinrichtung kann eine Reibeinrichtung über zumindest einen Teilwinkel der Verdrehung zwischen den Dämpferteilen parallelgeschaltet sein. An zumindest einem Dämpferteil kann ein drehzahladaptiver Drehschwingungstilger, beispielsweise ein Fliehkraftpendel angeordnet sein.
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Die Schraubendruckfedern sind insbesondere aus auf ihren Einsatzdurchmesser vorgebogenen Bogenfedern gebildet. Mehrere Schraubendruckfedern können ineinander geschachtelt ausgebildet sein. Der Drehschwingungsdämpfer kann eine mehrstufige Dämpferkennlinie ausbilden, indem beispielsweise ein Teil der Schraubendruckfedern erst bei einem größeren Verdrehwinkel der Dämpferteile gegeneinander beaufschlagt wird. Alternativ oder zusätzlich kann ein Vordämpfer oder eine weitere Dämpferstufe beispielsweise auf einem gegenüber den Schraubendruckfedern der bisher beschriebenen Federeinrichtung unterschiedlichen, bevorzugt geringeren Durchmesser angeordnet sein.
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Eines der Dämpferteile bildet einen die Schraubendruckfedern radial und axial abstützenden, einen Querschnitt der Schraubendruckfedern teilweise über deren Umfang umschließenden Federkanal auf. Der Federkanal ist beispielsweise aus einem mit Drehmoment beaufschlagten Blechteil gebildet, welches radial außen den umgeformten Federkanal aufweist. An dem Federkanal sind Beaufschlagungseinrichtungen für die Stirnseiten der Schraubendruckfedern vorgesehen, beispielsweise aus dem Federkanal in den Querschnitt der Stirnseiten ausgestellte Mitnehmer. Zwischen Mitnehmern und Stirnseiten können Federschuhe oder den gesamten Querschnitt der Stirnseiten abdeckende Druckscheiben vorgesehen sein. Eine Beaufschlagung der Stirnseiten durch das andere Dämpferteil kann beispielsweise in Form eines von radial innen zwischen die Stirnseiten eingreifenden Flanschteils vorgesehen sein.
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Die Schraubendruckfedern stützen sich abhängig von der Fliehkraft des um die Drehachse drehenden Drehschwingungsdämpfers radial außen an dem Federkanal ab. Um die mit zunehmender Fliehkraft zunehmende Reibeinwirkung zwischen den Schraubendruckfedern und dem Federkanal zu verringern, ist zwischen dem Federkanal und den Schraubendruckfedern jeweils ein Linienkontakt in Umfangsrichtung beidseitig des Außenumfangs der Schraubendruckfedern bei einem kleineren radialen Abstand zur Drehachse als dem Außenumfang der Schraubendruckfedern vorgesehen. Dies bedeutet, dass die beiden Linienkontakte bei einem kleineren Durchmesser als dem Außendurchmesser der Schraubendruckfedern vorgesehen sind. Durch die Aufteilung der Anlagefläche der Schraubendruckfedern gegenüber dem Federkanal auf die beiden Linienkontakte bei einem kleineren Durchmesser gegenüber einem einzigen Linienkontakt am Außenumfang der Schraubendruckfedern gemäß dem Stand der Technik kann die Pressung der Reibfläche im Wesentlichen auf die Hälfte reduziert werden. Weiterhin können die Schraubendruckfedern eindeutig an dem Schraubenfedernkanal zentriert werden, so dass ein seitliches Anlaufen der Schraubendruckfedern an den Begrenzungswänden des mit dem Federkanal versehenen Dämpferteils zumindest verringert werden kann. Desweiteren kann ein Ausknicken der Schraubendruckfedern insbesondere der langen Bogenfedern zumindest vermindert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers ist der Federkanal im Querschnitt betrachtet dachförmig mit einer Spitze am Außenumfang der Schraubendruckfedern und Kontaktflächen in einem Abstandswinkel zu der Spitze gegenüber den Schraubendruckfedern ausgebildet. Die Linienkontakte sind dabei gegenüber einer Verbindungslinie zwischen dem Außenumfang und Mittelpunkt der Windungen der Schraubendruckfedern abgewinkelt, so dass ein Abstandswinkel der Linienkontakte gegenüber der Spitze eingestellt ist. Dieser Abstandswinkel beträgt beispielsweise zwischen 5° und 45°. Der Abstandswinkel der Linienkontakte beziehungsweise Kontaktflächen kann gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.
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In bevorzugter Weise ist der Drehschwingungsdämpfer mit flüssigem Schmiermittel beispielsweise in einer Schmiermittelumgebung wie innerhalb eines Gehäuses eines Drehmomentwandlers oder in einem Gehäuse mit Schmiermittelnebel betrieben. Hierbei kann radial außerhalb des Außenumfangs an der Spitze des dachförmigen Querschnitts des Federkanals und damit radial außerhalb des Außenumfangs der Schraubendruckfedern eine Sammelrinne für das Schmiermittel vorgesehen sein. Die direkte Berührung der Schraubendruckfedern mit in der Sammelrinne gesammeltem Abrieb der Schraubendruckfedern und/oder des Federkanals enthaltenden Schmiermittels kann dabei zumindest teilweise unterbunden werden, sodass ein zusätzlicher Verschleiß durch Einwirkung des Abriebs an den Kontaktflächen der Linienkontakte vermieden werden kann. Hierbei kann die Sammelrinne zumindest eine Abführöffnung aufweisen, durch die das Schmiermittel unter Fliehkrafteinfluss des um die Drehachse drehenden Drehschwingungsdämpfers abgeführt werden kann.
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Die zumindest eine Abführöffnung kann fliehkraftabhängig verschließbar ausgebildet sein. Beispielsweise kann an dem Federkanal eine in radiale Richtung elastische, die zumindest eine Abführöffnung unter Fliehkrafteinfluss verschließende Membran aufgenommen sein.
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Der Füllstand des Federkanals kann bei fehlender Abführöffnung oder geschlossener Membran auf ein vorgegebenes Maß eingestellt sein. Hierzu kann der Füllstand des Schmiermittels beispielsweise bei um die Drehachse drehendem Drehschwingungsdämpfer mittels einer einseitigen radial nach innen begrenzten umlaufenden Kante des Federkanals einstellbar ausgebildet sein, wobei zumindest ein radial äußerer Teil eines Windungsdurchmessers von Windungen der Schraubendruckfedern überschnitten ist.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Diese zeigen:
- 1 den oberen Teil eines um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Drehschwingungsdämpfers im Schnitt,
- 2 einen schematisch dargestellten Querschnitt des Federkanals des Drehschwingungsdämpfers der 1,
- 3 ein Schnittdetail des Drehschwingungsdämpfers der 1,
- 4 eine 3D-Teilansicht des Drehschwingungsdämpfers der 2,
- 5 ein Schnittdetail eines gegenüber dem Drehschwingungsdämpfer der 1 abgeänderten Drehschwingungsdämpfers mit verschließbarer Abführöffnung,
- 6 ein Schnittdetail des Drehschwingungsdämpfers der 5 bei verschlossener Abführöffnung
und
- 7 ein Schnittdetail eines gegenüber den Drehschwingungsdämpfern der 1 und 5 abgeänderten Drehschwingungsdämpfers.
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Die 1 zeigt den oberen Teil des um die Drehachse d verdrehbaren Drehschwingungsdämpfers 1. Der Drehschwingungsdämpfer 1 enthält die entgegen der Wirkung der Federeinrichtung 4 gegeneinander um die Drehachse d verdrehbaren Dämpferteile 2, 3. Die Federeinrichtung 4 enthält die in Umfangsrichtung verteilt angeordneten, als Bogenfedern ausgebildeten Schraubendruckfedern 5. Die Schraubendruckfedern 5 sind in dem von dem Scheibenteil 6 des Dämpferteils 2 gebildeten Federkanal 7 nach radial außen abgestützt und axial abgestützt aufgenommen.
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Die Beaufschlagung der Schraubendruckfedern 5 in Umfangsrichtung erfolgt mittels der Beaufschlagungseinrichtungen 8, 9 der Dämpferteile 2, 3. Hierzu sind das Dämpferteil 2 betreffend aus dem Scheibenteil 6 die Mitnehmer 10 ausgestellt, welche den Querschnitt der Stirnseiten der Schraubendruckfedern 5 überschneiden. Das Dämpferteil 3 betreffend ist das Flanschteil 11 vorgesehen, dessen radiale erweiterte und axial umgeformten Arme 12 in den Querschnitt der Stirnseiten der Schraubendruckfedern 5 eingreifen. Zur gleichmäßigeren Verteilung der auf die Stirnseiten wirkenden Beaufschlagungskräfte sind zwischen den Beaufschlagungsmitteln 8, 9 und den Stirnseiten die Druckscheiben 13 vorgesehen.
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Der Federkanal 7 ist im Querschnitt dachförmig mit der Spitze 14 am Außenumfang der Schraubendruckfedern 5 und den beiden abfallenden Flanken 15, 16 gebildet. Die Flanken 15, 16 bilden die beiden Linienkontakte 17, 18 entlang des Umfangs der Schraubendruckfedern 5 bei kleineren Durchmessern als dem Außendurchmesser der Schraubendruckfedern 5, der infolge der ausgebildeten Spitze 14 keinen Kontakt zu dem Federkanal 7 ausbildet. Durch die Vergrößerung der Reibfläche der Linienkontakte 17, 18 gegenüber einem zwischen dem Außenumfang der Schraubendruckfedern 5 und dem Federkanal 7 gebildeten einzelnen Linienkontakt nimmt die Pressung der Linienkontakte 17, 18 unter Fliehkrafteinwirkung ab und die Zentrierung der Schraubendruckfedern 5 an den Linienkontakten 17, 18 wird verbessert, so dass ein Anlaufen der Schraubendruckfedern 5 an dem Seitenbereich 19 des Scheibenteils 6 vermieden wird.
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Zwischen der Spitze 14 und dem Außenumfang der Schraubendruckfedern 5 bildet sich die Sammelrinne 20 aus, in der sich Schmiermittel wie beispielsweise Öl sammelt und in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mittels der Abführöffnung 21 nach radial außen abgeführt wird. Das in der Sammelrinne 20 gesammelte Öl kann Abrieb aus den Reibkontakten der Linienkontakte 17, 18 enthalten, welcher ohne weiteren, verschleißfördernden Kontakt mit den Schraubendruckfedern 5 über die Abführöffnung 21 aus dem Federkanal 7 entfernt wird.
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In einem alternativen Ausführungsbeispiel eines Drehschwingungsdämpfers wird auf Abführöffnungen verzichtet, so dass sich unter Fliehkrafteinwirkung ein Schmiermittelstand in Höhe der Kante 22 einstellt.
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Die 2 zeigt schematisch den Drehschwingungsdämpfer 1 der 1 im Bereich des Federkanals 7 und den in diesem untergebrachten Schraubendruckfedern 5 im Detail. Beidseitig der Spitze 14 sind die Flanken 15, 16 mit den Linienkontakten 17, 18 gegenüber den Schraubendruckfedern 5 angeordnet. Je nach Neigung der Flanken 15, 16 sind ausgehend von der Mittelachse M der Schraubendruckfedern 5 zwischen der sich zwischen der Mittelachse M und der Spitze 14 erstreckenden Mittellinie m Abstandswinkel α1 , α2 eingestellt. Die Abstandswinkel α1 , α2 betragen zwischen 5° und 45° und können gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.
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Die 3 zeigt den Drehschwingungsdämpfer 1 der Figur in der konstruktiven Darstellung des Details der 2 mit dem Scheibenteil 6 und dem an diesem einteilig angeformten Federkanal 7 mit dem Mitnehmer 10 und den in dem Federkanal 7 untergebrachten Schraubendruckfedern 5. Am Außenumfang des Federkanals 7 ist die Abführöffnung 21 zur Abführung des sich in der Sammelrinne 20 zwischen Spitze 14 und den Schraubendruckfedern 5 sammelnden Schmiermittels vorgesehen. Die in Ruhestellung leicht von den Flanken 15, 16 abgehobenen Schraubendruckfedern 5 legen sich unter Fliehkrafteinwirkung des um die Drehachse d (1) drehenden Drehschwingungsdämpfers 1 an die Flanken 15, 16 unter Ausbildung der Linienkontakte 17, 18 (2) an.
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Die 4 zeigt den Drehschwingungsdämpfer 1 der 1 bis 3 in 3D-Teilansicht mit dem dem Dämpferteil 2 zugeordneten Scheibenteil 6. In dem Federkanal 7 des Scheibenteils 6 sind die über den Umfang verteilt angeordneten, als ineinander geschachtelte Bogenfedern ausgebildeten Schraubendruckfedern 5 untergebracht und in Umfangsrichtung von den aus dem Scheibenteil 6 ausgestellten Mitnehmern 10 beaufschlagt. An demselben Umfang greifen die Arme 12 des an anderen, nicht dargestellten Dämpferteils 3 (1) zwischen die in Umfangsrichtung benachbarten Stirnseiten der Schraubendruckfedern 5 ein. Auf demselben Umfang sind die Abführöffnungen 21 vorgesehen.
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Die 5 und 6 zeigen den gegenüber dem Drehschwingungsdämpfer 1 der 1 bis 4 leicht abgeänderten Drehschwingungsdämpfer 1a in einem 3D-Schnittdetail. Der Drehschwingungsdämpfer 1a verfügt über die fliehkraftabhängig verschließbare Abführöffnung 21a. Hierzu ist im Umfangsbereich des Mitnehmers 10a die an die dachförmige Kontur des die Schraubendruckfedern 5a aufnehmenden Federkanals 7a angepasste, radial elastisch ausgebildete Membran 23a mit dem Federkanal 7a vernietet.
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In der 5 ist die geöffnete Abführöffnung 21a bei abgehobener Membran 23a dargestellt. Aufgrund fehlender Fliehkraft ist die Membran 23a an ihre radial innere Öffnungsposition verlagert. Unter Fliehkrafteinwirkung wird die Membran 23a entgegen ihrer Federwirkung an die Innenkontur des Federkanals 7a - wie in 6 gezeigt - angelegt und verschließt die Abführöffnung 21a, so dass sich in der Sammelrinne 20a der Füllstand F des Schmiermittels einstellt. Der Füllstand F ist durch die radial nach innen erweiterte Kante 22a begrenzt.
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Die 7 zeigt den gegenüber dem Drehschwingungsdämpfer 1a der 5 und 6 leicht abgeänderten Drehschwingungsdämpfer 1b im 3D-Schnittdetail. Im Unterschied zu dem Drehschwingungsdämpfer 1a ist der Mitnehmer 10b für die Schraubendruckfedern 5b nicht einteilig an dem Scheibenteil 6b angebracht sondern mittels der Membran 23b mit dem Scheibenteil 6b vernietet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 1a
- Drehschwingungsdämpfer
- 1b
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Dämpferteil
- 3
- Dämpferteil
- 4
- Federeinrichtung
- 5
- Schraubendruckfeder
- 5a
- Schraubendruckfeder
- 5b
- Schraubendruckfeder
- 6
- Scheibenteil
- 6b
- Scheibenteil
- 7
- Federkanal
- 7a
- Federkanal
- 8
- Beaufschlagungseinrichtung
- 9
- Beaufschlagungseinrichtung
- 10
- Mitnehmer
- 10a
- Mitnehmer
- 10b
- Mitnehmer
- 11
- Flanschteil
- 12
- Arm
- 13
- Druckscheibe
- 14
- Spitze
- 15
- Flanke
- 16
- Flanke
- 17
- Linienkontakt
- 18
- Linienkontakt
- 19
- Seitenbereich
- 20
- Sammelrinne
- 20a
- Sammelrinne
- 21
- Abführöffnung
- 21a
- Abführöffnung
- 22
- Kante
- 22a
- Kante
- 22b
- Kante
- 23a
- Membran
- 23b
- Membran
- d
- Drehachse
- F
- Füllstand
- M
- Mittelachse
- m
- Mittellinie
- α1
- Abstandswinkel
- α2
- Abstandswinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/028858 A1 [0002]
- WO 2017/202410 A1 [0002]
