DE3931428A1 - Einrichtung zur daempfung von drehschwingungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen, z. B. im Antriebsstrang eines Fahrzeuges, mit mindestens zwei, entgegen der Wirkung von Dämpfungsmit­ teln zueinander verdrehbar gelagerten Schwungradelementen, von denen das eine mit einem Motor und das andere mit einem Getriebe über eine Kupplung, insbesondere eine Reibungs­ kupplung, mittel- oder unmittelbar verbunden ist, wobei mindestens eine Dämpfungsvorrichtung aus mehreren Kraftspeic­ hern, vorzugsweise Federelementen besteht, die sich einerseits an mit dem einen Schwungradelement in Drehschluß stehenden Anschlägen abstützen und andererseits an Auslegern eines mit dem anderen Schwungradelement mittel- oder unmittelbar in Drehschluß stehenden Flanschkörpers, dessen Ausleger radial in den Bereich der Anschläge hineinreichen.

Derartige Einrichtungen sind z.B. durch die deutsche Patentanmeldung P 38 15 505.2. Bei derartigen Einrichtungen kann es vorkommen, daß während des Stoppvorganges, also im Schubbetrieb auf den Motor zusätzliche Getriebegeräusche auftreten.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu entwickeln, um diese zusätzlichen Getriebe­ geräusche zu vermeiden. Dies wird gemäß vorliegender Erfindung dadurch erreicht, daß der Flanschkörper in Achsrichtung aus mindestens zwei gegeneinander verdrehbaren Teilen besteht, deren Ausleger radial in unterschiedliche Anschlagbereiche hineinragen und deren gegenseitiger Verdreh­ winkel durch zusätzliche Anschläge begrenzt sind. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß beim Abstellen das in der Dämpfungsvorrichtung vorhandene Schubmoment nicht in der Federkennlinie der Vordämpferfeder aufgenommen werden konnte, ohne Federvolumen zu verlieren, d.h. ohne die Kennlinie der Hauptdämpferfeder steiler auszuführen. Mit der Aufteilung des Flanschkörpers gemäß vorliegender Erfindung kann unter Beibehaltung der Federkennlinien die Verdrehkenn­ linie im Bereich der neutralen Stellung - auch Ausgangs- oder Mittelstellung genannt - verlängert werden. Dadurch kann die Resonanzdrehzahl erheblich abgesenkt werden, so daß bei dem größten Teil des Schubbetriebes eine verbesserte Schwin­ gungsisolation vorliegt, d.h. die Schwingungen des Motors schlechter an das Getriebe weitergegeben werden und damit Zusatzgeräusche während des Abstellvorganges vermieden werden.

Die zusätzlichen Anschläge der Flanschkörperteile können vorteilhaft derart angeordnet sein, daß bei einem Kraftfluß vom Motor zum Getriebe, d.h. also in der Zugrichtung, alle Flanschkörperteile mindestens annähernd gleichzeitig auf die Kraftspeicher einwirken, während bei einem Kraftfluß vom Getriebe zum Motor, also in Schubrichtung, die Flanschkörper­ teile nacheinander auf die Kraftspeicher einwirken.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die von dem einem Flanschkörperteil bzw. einer Gruppe von Flanschkörperteilen beaufschlagten Kraftspeicher einen anderen Kennlinienverlauf aufweisen als die von dem oder den anderen Flanschkörper­ teilen beaufschlagten Kraftspeicher. Dabei kann es vorteil­ haft sein, wenn die bei Schubrichtung zuerst beaufschlagten Kraftspeicher einen flacheren Verlauf der Weg-Kraft-Kurve aufweisen.

Zur Begrenzung der Verdrehwinkel in einem oder mehreren Flanschkörperteilen können in Umfangsrichtung sich er­ streckende Ausnehmungen vorhanden sein, durch die in dem oder den anderen Flanschkörperteilen in Umfangsrichtung feste Anschlagbolzen hindurchragen. Diese Anschlagbolzen können drehschlüssig mit einem Schwungradelement mittel- oder unmittelbar verbunden sein.

Bei Verwendung einer ungeraden Anzahl gegeneinander verdreh­ barer Flanschkörperteile kann eine besonders einfache und sichere Stabilisierung der unterschiedlichen Flanschkörper­ teile gegeneinander erreicht werden.

Wenn auch die Erfindung mit besonderen Vorteilen bei relativ zueinander verdrehbaren Schwungradelementen angewendet werden kann, so ist sie doch nicht hierauf beschränkt, sondern kann ganz allgemein auf Einrichtungen zur Dämpfung von Drehschwin­ gungen mit wenigstens zwei Teilen angewendet werden, nämlich einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil, die in zueinander entgegen der Wirkung von Kraftspeichern verdrehbar sind, wobei die Kraftspeicher zwischen Beaufschlagungsbereiche des Ausgangsteils und des Eingangsteils komprimierbar sind. Gemäß vorliegender Erfindung besteht dabei das eine Teil, wie das Ausgangsteil aus zwei Bestandteilen, die wenigstens in eine Drehrichtung zueinander begrenzt verdrehbar sind und jeweils die Beaufschlagungsbereiche für Kraftspeicher besitzen, wobei der eine Bestandteil ein das Drehmoment in die Einrichtung einleitende oder ableitende Glied bildet und der andere Bestandteil ein Zwischenglied zwischen dem einen Bestandteil und dem anderen Teil, wie dem Eingangsteil, weiterhin wenigstens zwei Gruppen von Kraftspeichern vorgesehen sind, die vom anderen Teil in beide Drehrichtungen beaufschlagt sind und weiterhin die Beaufschlagungsbereiche des einen Bestandteiles und des anderen Bestandteiles (Zwischenglied) in Umfangsrichtung alternierend angeordnet sind, derart daß, (wenigstens in eine Drehrichtung) die Kraftspeicher beider Gruppen an einem Ende nur durch den einen Bestandteil und am anderen Ende nur durch den anderen Bestandteil (Zwischen­ glied) beaufschlagbar sind.

Anhand der Fig. 1, 2 und 3a bis 3d sei die Erfindung näher erläutert.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung im Schnitt der Linie I-I der Fig. 2,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1, jedoch ohne Kupplung und Kupplungsscheibe und mit Ausbrüchen,

Fig. 3a, 3b, 3c und 3d verschiedene Stellungen zweier gegeneinander verdrehbarer Flanschkörperteile.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Drehmomentübertra­ gungseinrichtung 1 zur Dämpfung von Drehschwingungen besitzt ein Schwungrad 2, welches in zwei Schwungradelemente 3 und 4 aufgeteilt ist. Das Schwungradelement 3 ist auf der Kurbel­ welle 5 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine über Befestigungsschrauben 6 befestigt. Das Schwungradelement 4 ist über eine nicht dargestellte schaltbare Reibungskupp­ lung mit der ebenfalls nicht dargestellten Eingangswelle eines nicht näher dargestellten Getriebes verbunden, so daß durch Betätigung der Reibungskupplung das Schwungradelement 4 und somit auch das Schwungrad 2 bzw. die Brennkraftmaschine der Getriebeeingangswelle zu- oder abgekuppelt werden kann.

Zwischen dem Schwungradelement 3 und dem Schwungradelement 4 ist eine Dämpfungsvorrichtung 13 vorgesehen, die eine Relativverdrehung zwischen den beiden Schwungradelementen 3 und 4 ermöglicht. Die beiden Schwungradelemente 3 und 4 sind über die Lagerung 15 zueinander verdrehbar gelagert. Das Schwungradelement 3 bildet ein Gehäuse, das eine ringförmige Kammer 30 begrenzt in der die Dämpfungseinrichtung 13 aufgenommen ist.

Das Schwungradelement 3 besteht im wesentlichen aus zwei Gehäuseteilen 31, 32, die durch Blechformteile gebildet und an ihrem äußeren Umfang miteinander durch eine Verschweißung 33 verbunden sind.

Das Ausgangsteil der Dämpfungsvorrichtung 13 ist durch einen radialen Flansch gebildet, der im Ausführungsbeispiel aus den drei Flanschkörperteilen 41 a, 41 b und 41 c besteht, die axial zwischen den beiden Gehäuseteilen 31 und 32 angeordnet sind und mit dem Schwungradelement 4 über Niete 26 derart verbunden sind, daß die Flanschkörperteile 41 a und 41 c gegenüber dem Flanschkörperteil 41 b verdrehbar sind. Zu diesem Zweck sind in dem Flanschkörperteil 41 b längliche Ausnehmungen 42 vorhanden, in denen der Niet 26 gleiten kann. Die Flanschkörperteile 41 a, 41 b und 41 c weisen radiale Ausleger 44 a, 44 b und 44 c auf, welche die Beaufschlagungsbe­ reiche für die Kraftspeicher in Form der Federelemente 45 und 45 a der Dämpfungseinrichtung 13 bilden.

Die beiden Gehäuseteile 31, 32 bilden radial außen einzelne, ringkanalartige Aufnahmen 51 a und 51 b, in denen Federelemente 45, 45 a vorgesehen sind. Dabei sind die ringkanalartigen Aufnahmen im Querschnitt derart ausgebildet, daß sie annähernd an den Umfang des Querschnittes der Federn 45, 45 a angeglichen sind. Die radialen Ausleger 44 a, 44 b und 44 c erstrecken sich jeweils zwischen benachbarten Federn 45, 45 a und befinden sich in der Ruhestellung der Einrichtung auch zwischen zwei benachbarten, ringkanalartigen Aufnahmen 51 a und 51 b. Zur Beaufschlagung der Federelemente 45 sind beiderseits der Ausleger 44 a, 44 b, 44 c Umfangsanschläge 55 und 55 a vorgesehen. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besitzen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Umfangsanschläge 55, 55 a - in Umfangsrichtung betrachtet - eine größere Erstreckung als die radialen Ausleger 44 a, 44 b und 44 c der Flanschkörperteile 41 a, 41 b und 41 c. Zwischen den Auslegern 44 a, 44 b, 44 c bzw. den Umfangsanschlägen 55, 55 a und den diesen zugewandten Enden der Federn 45 sind Zwischenteile in Form von Federnäpfen 59 vorgesehen, deren Umfang an den Quer­ schnitt der ringkanalartigen Aufnahmen 51 a angepaßt ist.

Anhand der Fig. 3a bis 3d sei nunmehr die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung erläutert, wobei jedoch der Deutlichkeit halber nur die zwei Flanschkörperteile 41 a und 41 b mit ihren Auslegern 44 a und 44 b dargestellt sind. Dabei entspricht die Stellung in Fig. 3a der in Fig. 2 dargestellten Ruheposition, die auch als Nullstellung oder neutrale Stellung bezeichnet wird. Um die einzelnen Verdrehungsphasen deutlich darstellen zu können, ist noch die 0-Linie 43 strichpunktiert eingezeichnet.

Fig. 3b zeigt die Stellungen der Flanschkörperteile 41 a und 41 b bei Zugbetrieb, d.h. wenn der Motor über seine Kurbel­ welle 5 und die Drehmomentübertragungseinrichtung auf das Getriebe wirkt und das Fahrzeug antreibt. Man erkennt, daß beide Flanschkörperteile 41 a und 41 b, entsprechend dem abgegebenen Motormoment um den Winkel Φ 1 im Uhrzeigersinn verdreht sind, der Winkel Φ 0 zwischen den beiden Auslegern 44 a und 44 b aber unverändert geblieben ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Niet 26 an der in Blickrichtung rechten Seite der Ausnehmung 42 angelegen hat und deshalb der Flanschkörperteil 41 b ohne Verzögerung mit dem Flanschkörper­ teil 41 a mitgenommen worden ist. Infolgedessen werden Federelemente 45, 45 a gleichzeitig beaufschlagt und solange komprimiert, bis sich die Windungen wenigstens einiger Federn 45 und/oder 45 a berühren.

Die Fig. 3c und 3d zeigen die Verdrehung der Ausleger 44 a und 44 b in verschiedenen Phasen des Schubbetriebes, wenn also das Fahrzeug über sein Getriebe und die Drehmomentübertra­ gungseinrichtung vom Motor abgebremst wird. Bei der Darstel­ lung der Fig. 3c ist der Ausleger 44 b in der 0-Stellung der Fig. 3a stehen geblieben, so daß der Winkel Φ 0 gegenüber der 0-Linie 43 unverändert ist. Der Ausleger 44 a hat sich jedoch um den Winkel Φ 2 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht und dabei die schwächere Feder 45 a komprimiert. Dabei ist der Niet 26 in der Ausnehmung 42 nach links gewandert. Im Fall der Fig. 3d ist der Niet 26 nach einem Verdrehwinkel Φ 3 am linken Ende der Ausnehmung 42 angeschlagen, so daß bei Fortsetzung der Relativverdrehung zwischen den Schwungradele­ menten 3, 4 nunmehr beide Ausleger 44 a und 44 b gemeinsam entgegen dem Uhrzeigersinn gegenüber den Gehäuseteilen 31, 32 gemäß Fig. 1 verdreht werden und dann auch die stärkeren Federn 45 komprimiert werden.

Die Diagramme der Fig. 4 sollen die Auswirkungen der erfindungsgemäßen Maßnahme veranschaulichen. Die Fig. 4 zeigt das Drehmoment M in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel Φ der Fig. 3a bis 3d. Von der mit 0 bezeichneten Nullstel­ lung aus steigt bei Zugbetrieb die Kennlinie 101 über den Verdrehwinkel Φ 1 linear an.

Bei Schubbetrieb hingegen verläuft der Anstieg der Kennlinie 101 zunächst im Bereich des Winkels Φ 3 entsprechend der flachen Kennlinie der schwächeren Federn 45 a. Erst im Bereich des weiteren Verdrehwinkels Φ 4 verläuft die Kennlinie 101 mit der größeren Steilheit. Die Kennlinie 103 a zeigt dabei den Verlauf bei Schubbetrieb ohne die erfindungsgemäße Flanschteilung, d.h. ohne die durch den Kennlinienabschnitt 102 für Leerlaufbetrieb dargestellte Verlängerung der Kennlinie 101. Man sieht also, daß mit der Aufteilung des Flansches gemäß vorliegender Erfindung der Verlauf des Hauptstufenkennlinienabschnittes 103 erhalten werden kann und dennoch bei Schubbetrieb die Federrate über den Winkel Φ 3 abgesenkt wird und damit die Resonanzdrehzahl erheblich verringert wird. Damit ist bei dem größten Teil der Abstell­ dauer eine sehr gute Schwingungsisolation erreicht, d.h. die Schwingungen des Motors werden schlechter an das Getriebe weitergegeben. Natürlich können sowohl die Steilheit der Stufen 101, 102 und 103 als auch die Verdrehwinkel Φ 1, Φ 2, Φ 3, Φ 4 den gegebenen Verhältnissen entsprechend unterschiedlich ausgebildet sein.

Claims (9)

1. Einrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen, z. B. im Antriebsstrang eines Fahrzeuges, mit mindestens zwei, entgegen der Wirkung von Dämpfungsmitteln zueinander verdrehbar gelagerten Schwungradelementen, von denen das eine mit einem Motor und das andere mit einem Getriebe über eine Kupplung, insbesondere eine Reibungskupplung, mittel- oder unmittelbar verbunden ist, wobei mindestens eine Dämpfungsvorrichtung aus mehreren Kraftspeichern, vorzugsweise Federelementen besteht, die sich einerseits an mit dem einen Schwungradelement in Drehschluß stehenden Anschlägen abstützen und andererseits an Auslegern eines mit dem anderen Schwungradelement mittel- oder unmittelbar in Drehschluß stehenden Flanschkörpers, dessen Ausleger radial in den Bereich der Anschläge hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschkör­ per in Achsrichtung aus mindestens zwei gegeneinander verdrehbaren Teilen besteht, deren Ausleger radial in unterschiedliche Anschlagbereiche hineinragen und deren gegenseitige Verdrehwinkel durch zusätzliche Anschläge begrenzt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung der zusätzlichen Anschläge der Flanschkörperteile, das bei einem Kraftfluß vom Motor zum Getriebe (Zugrichtung) alle Flanschkörperteile mindestens annähernd gleichzeitig auf die Kraftspeicher einwirken, während bei einem Kraftfluß vom Getriebe zum Motor (Schubrichtung) die Flanschkörperteile nacheinander auf die Kraftspeicher einwirken.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die von dem einen Flanschkörperteil bzw. einer Gruppe von Flanschkörperteilen beaufschlagten Kraftspei­ cher einen anderen Kennlinienverlauf aufweisen als die von dem oder den anderen Flanschkörperteilen beaufschlag­ ten Kraftspeicher.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Schubrichtung zuerst beaufschlagten Kraftspeicher einen flacheren Verlauf der Weg-Kraft-Kurve aufweisen.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Verdrehwinkel in einem oder mehreren Flanschkörperteilen in Umfangsrich­ tung sich erstreckende Ausnehmungen vorhanden sind, durch die in dem oder den anderen Flanschkörperteilen in Umfangsrichtung feste Anschlagbolzen hindurchragen.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagbolzen drehschlüssig mit einem Schwungradele­ ment mittel- oder unmittelbar verbunden sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine ungerade Anzahl gegeneinander verdrehbarer Flanschkörperteile vorhanden ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein um das andere Flanschkörperteil mit sich in Umfangsrichtung erstreckenden Ausnehmungen versehen ist und in den dazwischen liegenden Flanschkörperteilen durch die Ausnehmungen hindurchragbare Anschlagbolzen befestigt sind.

9. Einrichtung zum Dämpfen von Drehschwingungen mit wenigstens zwei Teilen, nämlich einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil, die in bezug zueinander entgegen der Wirkung von Kraftspeichern verdrehbar sind, wobei die Kraftspeicher zwischen Beaufschlagungsbereiche des Ausgangsteils und des Eingangsteils komprimierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Teil, wie das Ausgangsteil aus zwei Bestandteilen besteht, die wenigstens in eine Drehrichtung zueinander begrenzt verdrehbar sind und jeweils Beaufschlagungsbereiche für Kraftspeicher besitzen, wobei der eine Bestandteil ein das Drehmoment in die Einrichtung einleitende oder ableitende Glied bildet und der andere Bestandteil ein Zwischenglied zwischen dem einen Bestandteil und dem anderen Teil, wie dem Eingangsteil, weiterhin wenigstens zwei Gruppen von Kraftspeichern vorgesehen sind, die vom anderen Teil in beide Drehrichtungen beaufschlagbar sind, und weiterhin die Beaufschlagungsbereiche des eines Bestandteils und des anderen Bestandteils (Zwischenglied) in Umfangsrichtung alternierend angeordnet sind, derart, daß (wenigstens in eine Drehrichtung) die Kraftspeicher beider Gruppen an einem Ende nur durch den einen Bestandteil und am anderen Ende nur durch den anderen Bestandteil (Zwischenglied) beaufschlagbar sind.