DE102021106179A1

DE102021106179A1 - Drehschwingungsdämpfer und Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren

Info

Publication number: DE102021106179A1
Application number: DE102021106179.2A
Authority: DE
Inventors: Johannes MAYET; Werner Kroeger; Christian Mair
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2022-09-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer (1), mit wenigstens einer um eine Drehachse (D) drehbaren Schwungmasse (3), und mit einem Fliehkraftpendel (5), welches wenigstens einen Pendelkörper (6) aufweist, der relativ zu der Schwungmasse (3) translatorisch bewegbar an der Schwungmasse (3) gehalten ist, wobei der Pendelkörper (6) auch um wenigstens eine Pendelkörperdrehachse (PD) relativ zu der Schwungmasse (3) rotatorisch bewegbar an der Schwungmasse (3) gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Drehschwingungsdämpfers.
Die DE 10 2012 212 964 B4 offenbart ein Fliehkraftpendel zur drehzahlabhängigen Drehschwingungsdämpfung innerhalb einer Reibungskupplung oder einer anderen Drehmomentübertragungseinrichtung. Der DE 10 2015 221 022 A1 ist ein Drehschwingungsdämpfer als bekannt zu entnehmen, mit einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil und mit einer gemeinsamen Drehachse, um die das Eingangsteil und das Ausgangsteil zusammen drehbar und insbesondere relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind. Des Weiteren ist aus der JP 5851406 B2 ein dynamischer Schwingungsdämpfer bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Drehschwingungsdämpfer mit einem Fliehkraftpendel, einen Antriebsstrang mit einem solchen Drehschwingungsdämpfer und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Drehschwingungsdämpfers zu schaffen, sodass Drehschwingungen besonders vorteilhaft gedämpft werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen auch als Torsionsschwingungsdämpfer bezeichneten Drehschwingungsdämpfer, mittels welchem insbesondere Drehschwingungen einer beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Antriebsmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gedämpft werden können. Der Drehschwingungsdämpfer weist wenigstens eine Schwungmasse auf, welche um eine Drehachse, insbesondere relativ zu einem Gehäuse, drehbar ist. Der Drehschwingungsdämpfer ist beispielsweise, insbesondere in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs, Bestandteil eines auch als Antriebsstrang bezeichneten Triebstrangs, welcher die zuvor genannte Antriebsmaschine und den Drehschwingungsdämpfer umfasst. Dabei weist die Antriebsmaschine eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, über welche die Antriebsmaschine wenigstens ein Drehmoment, insbesondere zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, bereitstellen kann. Dabei ist beispielsweise die Schwungmasse, insbesondere der Drehschwingungsdämpfer, um die Drehachse mit der Abtriebswelle mitdrehbar, insbesondere relativ zu dem Gehäuse. Dabei ist es denkbar, dass die Schwungmasse drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Der Drehschwingungsdämpfer umfasst außerdem ein Fliehkraftpendel, welches wenigstens einen Pendelkörper aufweist. Der Pendelkörper weist eine auch als Pendelmasse bezeichnete Masse auf. Der Pendelkörper ist, insbesondere entlang wenigstens oder genau einer Bewegungsbahn, relativ zu der Schwungmasse translatorisch bewegbar an der Schwungmasse gehalten. Somit kann der Pendelkörper, insbesondere bei einer Drehung der Schwungmasse, beispielsweise in eine um die Drehachse verlaufende Drehrichtung, eine translatorische Bewegung relativ zu der Schwungmasse ausführen, wobei diese relativ zu der Schwungmasse bezeichnete, translatorische Bewegung auch als translatorische Relativbewegung des Pendelkörpers bezeichnet wird. Insbesondere ist es denkbar, dass die translatorische Relativbewegung des Pendelkörpers in eine der Drehrichtung entgegengesetzte Richtung erfolgt, mithin der Drehung der Schwungmasse beziehungsweise der Drehrichtung entgegengesetzt ist. Dabei ist es denkbar, dass die Bewegungsbahn bogenförmig, insbesondere kreisförmig, ist, sodass beispielsweise die Bewegungsbahn eine Kreisform beziehungsweise eine Halbkreisbahn sein kann. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass die Bewegungsbahn, insbesondere ausschließlich, als ein Kreisbogen, mithin kreisbogenförmig, ausgebildet ist. Mit anderen Worten, die Antriebsmaschine stellt beispielsweise das Drehmoment über die Abtriebswelle zumindest im Wesentlichen pulsförmig bereit, sodass es zu Drehschwingungen der Abtriebswelle kommt. Da die Schwungmasse mit der Abtriebswelle mitdrehbar ist, und da der Pendelkörper an der Schwungmasse gehalten und somit mit der Schwungmasse und insbesondere mit der Abtriebswelle mitdrehbar ist, kommt es hierdurch zu Schwingungen des Pendelkörpers. Durch die Schwingungen des Pendelkörpers, welcher bei den Schwingungen - wie zuvor beschrieben - translatorische Bewegungen relativ zu der Schwungmasse ausführt, wird eine den Drehschwingungen der Abtriebswelle entgegengesetzte Kraft beziehungsweise ein den Drehschwingungen der Abtriebswelle entgegengesetztes Drehmoment erzeugt. Hierdurch werden speziell im unteren Drehzahlbereich der Abtriebswelle und somit der Antriebsmaschine starke Schwingungen, insbesondere Drehschwingungen, der Abtriebswelle gedämpft, mithin zumindest im Wesentlichen kompensiert oder ausgeglichen.
Um nun eine besonders gute Drehschwingungsdämpfung mittels des Drehschwingungsdämpfers realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Pendelkörper auch um wenigstens oder genau eine Pendelkörperdrehachse relativ zu der Schwungmasse translatorisch bewegbar an der Schwungmasse gehalten ist. Somit kommt es bei insbesondere um die Drehachse erfolgenden Drehschwingungen der Abtriebswelle, deren Drehschwingungen auch zu Drehschwingungen der Schwungmasse führen können, nicht nur zu den zuvor beschriebenen und vorzugsweise entlang der Bewegungsbahn erfolgenden, translatorischen Relativbewegungen zwischen dem Pendelkörper und der Schwungmasse, sondern es kommt auch zu einer insbesondere um die Pendelkörperdrehachse und relativ zu der Schwungmasse erfolgenden, geeigneten Rotation des Pendelkörpers. Eine beziehungsweise die insbesondere entlang der Bewegungsbahn erfolgende, translatorische Relativbewegung zwischen dem Pendelkörper und der Schwungmasse wird auch als Pendelkörpertranslation bezeichnet, wobei eine beziehungsweise die insbesondere um die Pendelkörperdrehachse und relativ zu der Schwungmasse erfolgende Rotation des Pendelkörpers auch als Pendelkörperrotation bezeichnet wird. Der Erfindung liegen dabei insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde:
Die Drehschwingungen der Abtriebswelle können den übrigen Antriebsstrang anregen, mithin zu einer Anregung des übrigen Antriebsstrangs führen beziehungsweise eine Anregung des übrigen Antriebsstrangs darstellen. Insbesondere dann, wenn die Abtriebswelle eine Welle einer beziehungsweise der zuvor genannten Verbrennungskraftmaschine ist, wird die Anregung auch als Verbrenneranregung bezeichnet. Üblicherweise wird ein Drehschwingungsdämpfer verwendet, um eine Entkopplung der Anregung, insbesondere der Verbrenneranregung, vom übrigen Antriebsstrang zu realisieren. Es wurde gefunden, dass mittels herkömmlicher Drehschwingungsdämpfer eine nur unzureichende Entkopplung der Verbrenneranregung vom übrigen Antriebsstrang realisiert werden kann, mithin die Drehschwingungen nur unzureichend gedämpft werden können. Als ursächlich für diese unzureichende Entkopplung der Verbrenneranregung vom übrigen Antriebsstrang wurde eine Rückwirkung von Drehmomentwandleröl auf das Fliehkraftpendel identifiziert, das maßgeblich zu einer Erreichung einer hinreichend hohen Entkopplungsgüte beiträgt. Bei dem Drehmomentwandleröl handelt es sich um ein Fluid in Form einer Flüssigkeit, in welcher der Pendelkörper aufgenommen war. Herkömmlicherweise werden Fliehkraftpendel ausgelegt und gestaltet, ohne eine dynamische Wirkung eines die Pendelkörper umgebenden Fluids zu berücksichtigen. Stand der Technik ist insbesondere eine Auslegung des Fliehkraftpendels (FKP) hinsichtlich einer möglichst konstanten Schwingfrequenz über eine Auslegung des Fliehkraftpendels hinweg. Diese Auslegung kann durch eine gezielte, nicht-lineare Verstellung erweitert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, wird der Pendelschwerpunkt beispielsweise mittels Laufbahnen von Rollen auf der beispielsweise als gekrümmte Kurve ausgebildeten Bewegungsbahn kinematisch geführt. Unter dem Pendelschwerpunkt ist insbesondere der einfach auch als Schwerpunkt bezeichnete Gewichtsschwerpunkt des Pendelkörpers zu verstehen. Insbesondere ist es denkbar, dass die Bewegungsbahn als eine Kreisbahn oder als eine Epizykloide ausgebildet ist.
Es wurde gefunden, dass die zuvor beschriebene, einfach auch als Pendelrotation bezeichnete Pendelkörperrotation der herkömmlichen, üblichen Auslegung des Fliehkraftpendels wenigstens einen oder mehrere Freiheitsgrade hinzufügt, um eine besonders vorteilhafte Leistungsfähigkeit des Drehschwingungsdämpfers insbesondere im Hinblick auf die Dämpfung von Drehschwingungen realisieren zu können. Im Gegensatz oder zusätzlich zu bekannten Auslegungskriterien von Drehschwingungsdämpfern, insbesondere von Fliehkraftpendeln, ist erfindungsgemäß die Pendelkörperrotation vorzugsweise derart realisiert, dass mögliche negative dynamische Einflüsse eines den Pendelkörper zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, außenumfangsseitig umgebenden Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit, möglichst klein sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Pendelkörper, insbesondere außenumfangsseitig, zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, in einer Flüssigkeit, insbesondere in einem Öl, aufgenommen. Durch die Erfindung können dabei Drehschwingungen besonders gut gedämpft werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Pendelkörper derart relativ zu der Schwungmasse translatorisch und rotatorisch bewegbar an der Schwungmasse gehalten ist, dass eine um die Pendelkörperdrehachse und relativ zu der Schwungmasse erfolgende, rotatorische Bewegung des Pendelkörpers einer relativ zu der Schwungmasse erfolgenden, translatorischen Bewegung des Pendelkörpers überlagert ist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Pendelkörpertranslation der Pendelkörperrotation überlagert ist beziehungsweise umgekehrt, sodass die Pendelkörpertranslation und die Pendelkörperrotation zumindest teilweise gleichzeitig erfolgen. Im Gegensatz zu der Erfindung ist es bei herkömmlichen Drehschwingungsdämpfern vorgesehen, dass der Pendelkörper ausschließlich translatorisch relativ zu der Schwungmasse bewegbar ist, mithin rein translatorische Relativbewegungen zu der Schwungmasse ausführen kann. Eine Rotation des Pendelkörpers relativ zu der Schwungmasse kann nicht erfolgen. Mit anderen Worten ist es bei herkömmlichen Drehschwingungsdämpfern vorgesehen, dass eine Rotation des Pendelkörpers relativ zu der Schwungmasse nicht erfolgen kann, mithin vermieden ist. Es wurde nachgewiesen dass es hierdurch zu einer großen Fluidverdrängung kommt, wenn sich der Pendelkörper rein translatorisch relativ zu der Schwungmasse bewegt. Im Gegensatz dazu kann durch die Erfindung, das heißt dadurch, dass der Pendelkörper sowohl translatorisch als auch rotatorisch relativ zu der Schwungmasse bewegbar ist, eine übermäßige Fluidverdrängung vermieden werden, sodass ungünstige, durch die Flüssigkeit bewirkte Beeinflussungen der Drehschwingungsdämpfung vermieden werden können. Unter der Fluidverdrängung ist eine durch den Pendelkörper infolge seiner relativ zu der Schwungmasse erfolgenden Bewegungen bewirkte Verdrängung der Flüssigkeit zu verstehen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Pendelkörperdrehachse verssetzt zu der auch als Schwungmassen-Drehachse bezeichneten Drehachse ist. Hierdurch können Drehschwingungen besonders vorteilhaft gedämpft werden.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Pendelkörperdrehachse parallel zu der Drehachse verläuft, wodurch mittels des erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers Drehschwingungen besonders gut gedämpft werden können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung verläuft die Pendelkörperdrehachse durch den Gewichtsschwerpunkt des Pendelkörpers. Hierdurch kann mittels der Erfindung eine besonders gute Drehschwingungsdämpfung realisiert werden.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Drehschwingungsdämpfer ein Zwei-Massen-Schwungrad (ZMS) aufweist, welches die Schwungmasse sowie eine zweite Schwungmasse aufweist. Eine der Schwungmassen wird auch als Primärmasse bezeichnet, wobei die andere Schwungmasse als Sekundärmasse bezeichnet wird. Insbesondere sind die Schwungmassen drehmomentübertragend miteinander gekoppelt, sodass die Schwungmassen um die Drehachse insbesondere mit der Abtriebswelle und relativ zu dem Gehäuse mitdrehbar sind. Dabei ist es - wie es allgemein bekannt ist - insbesondere vorgesehen, dass die Schwungmassen insbesondere um die Drehachse begrenzt relativ zueinander verdrehbar sind.
Weitere, der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnisse sind insbesondere, dass es vorteilhaft ist, wenn der einfach auch als Schwerpunkt bezeichnete Gewichtsschwerpunkt des auch als Fliehkraftpendelkörper bezeichneten Pendelkörpers eine Translation, mithin eine relativ zu der Schwungmasse erfolgende, translatorische Bewegung insbesondere auf einer geeigneten, kinematisch vorgegebenen Bahn beispielsweise in Form der Bewegungsbahn ausführt oder ausführen kann, um Drehungleichförmigkeiten zu reduzieren, mithin Drehschwingungen zu dämpfen. Die Pendelkörpertranslation verrichtet jedoch unweigerlich Arbeit an das den Pendelkörper umgebende Fluid, was auch als Pumpwirkung des Pendelkörpers bezeichnet wird und eine Abstimmung des Fliehkraftpendels beeinträchtigen kann. Auch wenn der Einfluss durch entsprechende Schwerpunktbahn-Korrekturen in der Auswirkung der Pendelschwingfrequenz kompensiert werden kann, was eine Sekundärmaßnahme darstellt, ist die Erfindung auf die Minderung des ursächlichen Fluideinflusses fokussiert, was eine Primärmaßnahme darstellt. Insbesondere gibt die Erfindung eine auch als Pendelrotation bezeichnete und insbesondere relativ zu der Schwungmasse vorzugsweise um die Pendelkörperdrehachse erfolgende Rotation des Pendelkörpers insbesondere in Abhängigkeit von dem auch als Pendelschwerpunkt bezeichneten Gewichtsschwerpunkt des Pendelkörpers vor, sodass eine verrichtete Pendelarbeit an dem Fluid, mithin an der Flüssigkeit, in Bezug auf einen Pendelfreiheitsgrad im Hinblick auf die auch als Verschiebung bezeichnete, relativ zu der Schwungmasse entlang der Bewegungsbahn erfolgende translatorische Bewegung des Pendelkörpers möglichst gering ist. Da sich beispielsweise die Bewegungsbahn durch den Gewichtsschwerpunkt des Pendelkörpers erstreckt beziehungsweise da als die Bewegungsbahn eine durch den Gewichtsschwerpunkt des Pendelkörpers verlaufende Bahn angesehen wird, wird die Bewegungsbahn beispielsweise auch als Schwerpunktbahn oder Pendelschwerpunktbahn bezeichnet. Da die Pendelschwerpunktbahn für eine hohe Wirksamkeit des auch als Pendelvorrichtung bezeichneten Fliehkraftpendels beispielsweise über ein oder mehrere bereits bekannte Auslegungsverfahren vorgegeben ist, kann ein störender Einfluss der Flüssigkeit auf die Drehschwingungsdämpfung durch die erfindungsgemäße Vorgabe der gezielten Pendelkörperrotation signifikant reduziert werden. Da die erfindungsgemäße Lösung eine beziehungsweise die zuvor genannte Primärmaßnahme ist, welche grundsätzlich die Kopplung zwischen der Flüssigkeit (Fluid) und dem Pendelkörper a priori minimieren soll, wird das Fliehkraftpendelverhalten auch in weiteren Betriebszuständen zum Beispiel bei offener Wandlerkupplung und/oder bei Schlupfeinfluss, die die Fluidrückwirkung potentiell verändern können, profitieren.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, wobei der Antriebsstrang wenigstens einen Drehschwingungsdämpfer gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Drehschwingungsdämpfers, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Bei dem Verfahren wird eine Halterung, das heißt eine Anordnung oder Lagerung eines Pendelkörpers eines Fliehkraftpendels an einer um eine Drehachse drehbaren Schwungmasse des Drehschwingungsdämpfers derart bestimmt wird, das heißt konstruiert oder technisch ausgelegt, dass die Halterung beziehungsweise Lagerung sowohl eine translatorische als auch eine rotatorische Relativbewegung zwischen dem Pendelkörper und der Schwungmasse zulässt, das heißt ermöglicht. Das Verfahren ist somit eine Konstruktions- oder Auslegungsverfahren, in dessen Rahmen eine solche technische Konstruktion, das heißt eine solche technische Auslegung der Halterung erfolgt, dass der Pendelkörper sowohl rotatorisch als auch translatorisch relativ zu der Schwungmasse bewegbar an der Schwungmasse gehalten oder zu halten ist. Insbesondere kann das Verfahren umfassen, dass eine Bewegungspfad oder eine Bewegungsbahn bestimmt wird, entlang welcher der Pendelkörper sowohl rotatorisch als auch translatorisch relativ zu der Schwungmasse bewegbar ist, insbesondere während der Pendelkörper an der Schwungmasse gehalten, das heißt mit der Schwungmasse gekoppelt oder verbunden ist. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die technische Auslegung, das heißt das Bestimmen der Halterung beziehungsweise Lagerung numerisch, das heißt mit Hilfe einer elektronischen Recheneinrichtung erfolgt, sodass die Halterung beispielsweise berechnet wird, insbesondere derart, dass mittels des Pendelkörpers Drehschwingungen der Schwungmasse gedämpft werden können. Insbesondere kann die Auslegung umfassen, dass ein Maß oder ein Umfang bestimmt wird, um das beziehungsweise in dem die Halterung die rotatorische und translatorische Relativbewegungen zwischen dem Pendelkörper und der Schwungmasse zulässt, das heißt ein Weg, um Welchen der Pendelkörper sich, insbesondere maximal, relativ zu der Schwungmasse translatorisch und rotatorisch bewegen kann. Ferner ist es denkbar, dass bei der Auslegung eine Form der Bewegungsbahn ermittelt beziehungsweise bestimmt, insbesondere berechnet wird. Insbesondere ist es auch denkbar, eine Form und/oder ein Gewicht beziehungsweise eine Masse des Pendelkörpers zu bestimmen, wobei vorzugsweise die Halterung in Abhängigkeit von der Form und/oder der Masse des Pendelkörpers bestimmt, das heißt technisch ausgelegt wird.
Um nun eine besonders vorteilhafte Dämpfung von Drehschwingungen realisieren zu können, ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass die Halterung beziehungsweise Lagerung des Pendelkörpers an der Schwungmasse unter Berücksichtigung einer aus der Relativbewegung zwischen dem Pendelkörper und der Schwungmasse resultierenden und auch als Fluidverdrängung bezeichneten Verdrängung eines den Pendelkörper zumindest teilweise umgebenden, insbesondere Fluids, bestimmt wird. Mit anderen Worten erfolgt die Bestimmung der Lagerung in Abhängigkeit von der Fluidverdrängung. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt erfolgt bei dem Verfahren beispielsweise eine gezielte Abstimmung von rotatorischer und translatorischer Relativbewegung zwischen dem Pendelkörper und der Schwungmasse insbesondere bei gegebener Form des Pendelkörpers und dabei unter Berücksichtig beziehungsweise Beachtung der Fluidverdrängung. Es wurde gefunden, dass sich die Fluidverdrängung auf das Dämpfen von Schwingungen durch den Pendelkörper auswirkt. Da bei der Auslegung des Drehschwingungsdämpfers nun die Fluidverdrängung berücksichtigt wird, das heißt da die Fluidverdrängung in die Auslegung des Drehschwingungsdämpfers mit einfließt, kann eine besonders gute Dämpfungswirkung des Drehschwingungsdämpfers realisiert werden. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs; und
2 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Vorderansicht eine erste Ausführungsform eines Drehschwingungsdämpfers 1, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den Antriebsstrang und somit den Drehschwingungsdämpfer 1 aufweist, welcher auch als Torsionsdämpfer oder Torsionsschwingungsdämpfer bezeichnet wird. Der Antriebsstrang und somit das Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet sein kann, umfasst eine Antriebsmaschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug angetrieben werden kann. Die Antriebsmaschine ist vorzugsweise als eine Verbrennungskraftmaschine ausgebildet, welche auch als Verbrennungsmotor oder Verbrenner bezeichnet wird. Insbesondere kann die Verbrennungskraftmaschine als eine Hubkolbenmaschine beziehungsweise als ein Hubkolbenmotor ausgebildet sein. Die Antriebsmaschine weist eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, welche auch einfach als Welle bezeichnet wird. Über die Abtriebswelle kann die Antriebsmaschine wenigstens ein Drehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Während ihres Betriebs stellt die Antriebsmaschine das Drehmoment zumindest im Wesentlichen pulsförmig bereit, sodass es zu Drehschwingungen der Abtriebswelle kommen kann. Die Abtriebswelle ist um eine Drehachse D relativ zu einem Gehäuse des Antriebsstrangs drehbar, insbesondere um eine in 1 durch einen Pfeil 2 veranschaulichte Drehrichtung. In 1 sind zwei senkrecht zueinander verlaufende Koordinatenachsen x und y gezeigt, welche ein Koordinatensystem definieren, dessen Ursprung auf der Drehachse D liegt.
Der Drehschwingungsdämpfer 1 weist wenigstens eine Schwungmasse 3 auf, welche mit der auch als Rotor bezeichneten und in 1 mit 4 bezeichneten Abtriebswelle, insbesondere um die Drehachse D und/oder relativ zu dem Gehäuse, mitdrehbar ist. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass die Schwungmasse 3 drehfest mit der Abtriebswelle 4 verbunden ist.
Der Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst außerdem ein auch als Fliehkraftpendelvorrichtung oder Pendelvorrichtung bezeichnetes Fliehkraftpendel 5, welches wenigstens einen einfach auch als Pendel bezeichneten Pendelkörper 6 aufweist. In 1 sind unterschiedliche Stellungen S1, S2 und S3 des Pendelkörpers 6 gezeigt. Insbesondere ist es denkbar, dass das Fliehkraftpendel 5 mehrere Pendelkörper aufweist, welche beispielsweise in um die Drehachse D verlaufender Umfangsrichtung aufeinanderfolgend und voneinander beabstandet beziehungsweise versetzt zueinander angeordnet sind. Insbesondere ist es denkbar, dass die Pendelkörper des Fliehkraftpendels 5 in Umfangsrichtung des Drehschwingungsdämpfers 1 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die vorigen und folgenden Ausführungen zum Pendelkörper 6 können ohne Weiteres auch auf die anderen Pendelkörper des Fliehkraftpendels 5 übertragen werden und umgekehrt.
Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist der Pendelkörper 6 bewegbar an der Schwungmasse 3 gehalten. Somit ist der Pendelkörper 6 mit der Schwungmasse 3 insbesondere um die Drehachse D und/oder relativ zu dem zuvor genannten Gehäuse mitdrehbar, und der Pendelkörper 6 ist relativ zu der Schwungmasse 3 bewegbar, sodass der Pendelkörper 6 zumindest die in 1 gezeigten, unterschiedlichen Stellungen S1, S2 und S3 relativ zur Schwungmasse 3 einnehmen kann. Die Stellung S1 ist beispielsweise eine Ausgangsstellung des Pendelkörpers 6 relativ zu der Schwungmasse 3, sodass in der Stellung S1 keine Auslenkung des Pendelkörpers 6 relativ zu der Schwungmasse 3 vorliegt. Nimmt der Pendelkörper 6 die Stellung S3 relativ zu der Schwungmasse 3 ein, so ist beispielsweise der Pendelkörper 6 bezogen auf die Stellung S1 größtmöglich relativ zu der Schwungmasse 3 ausgelenkt, sodass beispielsweise die Stellung S3 die größte Auslenkung des Pendelkörpers 6 relativ zur Schwungmasse 3 ist. Die Stellung S2 ist eine zwischen den Stellungen S1 und S3 liegende Stellung und wird auch als Zwischenstellung bezeichnet. Die Stellung S3 muss nicht notwendigerweise die größte Auslenkung des Pendelkörpers 6 relativ zur Schwungmasse 3 sein. Allgemein gesprochen ist die Stellung S3 eine gegenüber der Stellung S2 und gegenüber der Stellung S1 größere Auslenkung des Pendelkörpers 6 relativ zu der Schwungmasse 3. Insbesondere ausgehend von der Stellung S1 kommt es zur Auslenkung des Pendelkörpers 6 relativ zu der Schwungmasse 3, das heißt kommt es zu Relativbewegungen zwischen dem Pendelkörper 6 und der Schwungmasse 3, wenn sich die Abtriebswelle 4 und mit dieser der Drehschwingungsdämpfer 1 um die Drehachse D drehen und es zu den zuvor beschriebenen Drehschwingungen der Abtriebswelle 4 kommt. Durch die hierbei erfolgenden Relativbewegungen zwischen der Schwungmasse 3 und dem Pendelkörper 6 werden die Drehschwingungen der Abtriebswelle 4 gedämpft.
Aus 1 ist erkennbar, dass der Pendelkörper 6 entlang wenigstens oder genau einer Bewegungsbahn B insbesondere geführt relativ zu der Schwungmasse 3 translatorisch bewegbar an der Schwungmasse 3 gehalten ist, sodass es insbesondere bei den Drehschwingungen der Abtriebswelle 4 zu insbesondere entlang der Bewegungsbahn B und relativ zur Schwungmasse 3 erfolgenden, translatorischen Bewegungen des Pendelkörpers 6 kommt.
Um nun die Drehschwingungen der Abtriebswelle 4 besonders gut dämpfen zu können, ist es außerdem vorgesehen, dass der Pendelkörper 6 auch um wenigstens eine Pendelkörperdrehachse P_D relativ zu der Schwungmasse 3 rotatorisch bewegbar an der Schwungmasse 3 gehalten ist. Aus 1 ist insbesondere erkennbar, dass die Pendelkörperdrehachse P_D mit dem Pendelkörper 6 insbesondere entlang der Bewegungsbahn B relativ zu der Schwungmasse 3 mitbewegbar beziehungsweise insbesondere entlang der Bewegungsbahn B relativ zu der Schwungmasse 3 bewegbar ist. Somit kommt es bei Drehschwingungen der Abtriebswelle 4 nicht nur zu einer relativ zur Schwungmasse 3 erfolgenden und auch als Pendelkörpertranslation bezeichneten, translatorischen Bewegung des Pendelkörpers 6, sondern es kommt auch zu einer als Pendelkörperrotation bezeichneten, relativ zu der Schwungmasse 3 erfolgenden Rotation des Pendelkörpers 6, wobei es insbesondere vorgesehen ist, dass die Pendelkörpertranslation der Pendelkörperrotation überlagert ist beziehungsweise umgekehrt.
Der Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst außerdem ein als Flüssigkeit ausgebildetes Fluid, welches vorzugsweise ein Öl, insbesondere eines Drehmomentwandlers, ist. Dabei ist der Pendelkörper 6 außenumfangsseitig zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, in dem Fluid aufgenommen, sodass das Fluid den Pendelkörper 6 außenumfangsseitig zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, umgibt. Aufgrund der insbesondere überlagert stattfindenden Pendelkörpertranslation und Pendelkörperrotation unterbleibt eine übermäßige, durch den Pendelkörper 6 und insbesondere durch dessen Relativbewegungen zu der Schwungmasse 3 bewirkte Verdrängung des Fluids, sodass mittels des Drehschwingungsdämpfers 1 die Drehschwingungen der Abtriebswelle 4 besonders vorteilhaft gedämpft werden können. Eine Auslegung des Drehschwingungsdämpfers 1, insbesondere des Fliehkraftpendels 5, hinsichtlich einer dynamischen Fliehkraftpendelwirkung, wobei diese Auslegung auch als Ordnungsabstimmung bezeichnet wird, sollte gesamtheitlich unter Berücksichtigung der Pendelkörperrotation erfolgen.
2 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Vorderansicht eine zweite Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers 1. Der einfach auch als Schwerpunkt bezeichnete Gewichtsschwerpunkt des Pendelkörpers 6 ist in 2 mit SP bezeichnet.
Dabei ist es denkbar, dass die Pendelkörperdrehachse P_D durch den Schwerpunkt des Pendelkörpers 6 verläuft, sodass - wie in 2 durch einen Pfeil 7 veranschaulicht ist, der Pendelkörper 6 um seinen Schwerpunkt relativ zu der Schwungmasse 3 rotatorisch bewegbar an der Schwungmasse 3 gehalten ist. Außerdem ist in 2 durch Pfeile 8 veranschaulicht, dass die Pendelkörperrotation der Pendelkörpertranslation überlagert ist beziehungsweise umgekehrt. Durch diese Überlagerung von Translation und Rotation des insbesondere bifilar geführten Pendelkörpers 6 erfolgt ein zusätzlicher Tilgungseffekt, sodass Drehschwingungen besonders gut gedämpft werden können.
Insbesondere veranschaulichen die Pfeile 8 die Pendelkörpertranslation, während der Pfeil 7 die Pendelkörperrotation veranschaulicht. Insbesondere weist der Pendelkörper 6 bei seiner Pendelkörperrotation und Pendelkörpertranslation eine kinetische Energie auf, welche sich zusammensetzt aus Energie der Pendelkörpertranslation und Energie der Pendelkörperrotation. Dies ist insbesondere vorteilhaft gegenüber herkömmlichen Lösungen, bei denen es ausschließlich zu einer Pendelkörpertranslation kommt.
In 1 ist durch eine Gerade 9 veranschaulicht, dass es vorzugsweise vorgesehen ist, dass sich eine grundsätzliche Orientierung des Pendelkörpers 6 relativ zu der Schwungmasse 3 nicht oder nur geringfügig ändert, wodurch Drehschwingungen besonders gut gedämpft werden können.
Bezugszeichenliste

1: Drehschwingungsdämpfer
2: Pfeil
3: Schwungmasse
4: Abtriebswelle
5: Fliehkraftpendel
6: Pendelkörper
7: Pfeil
8: Pfeil
9: Gerade
B: Bewegungsbahn
D: Drehachse
PD: Pendelkörperdrehachse
SP: Gewichtsschwerpunkt
S1: Stellung
S2: Stellung
S3: Stellung
x: Koordinatenachse
y: Koordinatenachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012212964 B4 [0002]
DE 102015221022 A1 [0002]
JP 5851406 B2 [0002]

Claims

Drehschwingungsdämpfer (1), mit wenigstens einer um eine Drehachse (D) drehbaren Schwungmasse (3), und mit einem Fliehkraftpendel (5), welches wenigstens einen Pendelkörper (6) aufweist, der relativ zu der Schwungmasse (3) translatorisch bewegbar an der Schwungmasse (3) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pendelkörper (6) auch um wenigstens eine Pendelkörperdrehachse (P_D) relativ zu der Schwungmasse (3) rotatorisch bewegbar an der Schwungmasse (3) gehalten ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pendelkörper (6) zumindest teilweise in einer Flüssigkeit aufgenommen ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pendelkörper (6) derart relativ zu der Schwungmasse (3) translatorisch und rotatorisch bewegbar an der Schwungmasse (3) gehalten ist, dass eine um die Pendelkörperdrehachse (P_D) und relativ zu der Schwungmasse (3) erfolgende, rotatorische Bewegung (7) des Pendelkörpers (6) einer relativ zu der Schwungmasse (3) erfolgenden, translatorischen Bewegung (8) des Pendelkörpers (6) überlagerbar ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelkörperdrehachse (P_D) von der Drehachse (D) versetzt ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelkörperdrehachse (P_D) parallel zu der Drehachse (D) verläuft.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelkörperdrehachse (P_D) durch den Gewichtsschwerpunkt (SP) des Pendelkörpers (6) verläuft.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer (1) ein Zwei-Massenschwungrad aufweist, welches die Schwungmasse (3) aufweist.
Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Herstellen eines Drehschwingungsdämpfers (1), bei welchem eine Halterung eines Pendelkörpers (6) eines Fliehkraftpendels (5) an einer um eine Drehachse (D) drehbaren Schwungmasse (3) des Drehschwingungsdämpfers (1) derart bestimmt wird, dass die Halterung sowohl eine translatorische als auch eine rotatorische Relativbewegung zwischen dem Pendelkörper (6) und der Schwungmasse (3) zulässt, wobei die Halterung unter Berücksichtigung einer aus der Relativbewegung zwischen dem Pendelkörper (6) und der Schwungmasse (3) resultierenden Verdrängung eines den Pendelkörper (6) zumindest teilweise umgebenden Fluids bestimmt wird.