DE102014206496A1

DE102014206496A1 - Vorrichtung zur Isolation von Drehschwingungen

Info

Publication number: DE102014206496A1
Application number: DE102014206496.1A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Bossecker
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2014-10-23
Also published as: DE102014206494A1; DE102014206498A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Isolation von Drehschwingungen für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem um eine Drehachse drehenden Eingangsteil und einem entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung gegenüber diesem relativ und begrenzt verdrehbaren Ausgangsteil sowie einer in einem Fliehkraftfeld der drehenden Vorrichtung beschleunigten und gegenüber dem Eingangsteil und/oder dem Ausgangsteil begrenzt verlagerbaren Pendelmasse. Um eine Vorrichtung mit optimiertem Bauraum und verbesserter Isolationswirkung unter Nutzung von schwingungsdämpfenden und schwingungstilgenden Anteilen vorzuschlagen, ist die Federeinrichtung von auf einem Umfang verteilt und verdrehbar angeordneten sowie von dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil um deren Hebelachse gegenläufig drehangetrieben Hebelelementen in Umfangsrichtung angetrieben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Isolation von Drehschwingungen für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem um eine Drehachse drehenden Eingangsteil und einem entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung gegenüber diesem relativ und begrenzt verdrehbaren Ausgangsteil sowie einer in einem Fliehkraftfeld der drehenden Vorrichtung beschleunigten und gegenüber dem Eingangsteil und/oder dem Ausgangsteil begrenzt verlagerbaren Pendelmasse.
Aufgrund der Drehschwingungen der Brennkraftmaschine sind Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen mit einer Brennkraftmaschine mit Drehschwingungen behaftet. Zur Isolation derartiger Drehschwingungen sind Vorrichtungen wie Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise geteilte Schwungräder, Torsionsschwingungsdämpfer in Kupplungsscheiben, Lock-Up-Dämpfer in Drehmomentwandlern sowie Drehschwingungstilger wie beispielsweise Fliehkraftpendel und dergleichen hinreichend bekannt. Beispielsweise ist aus der DE 10 2010 049 930 A1 ein Zweimassenschwungrad mit einer zwischen einer sekundären und primären Schwungmasse bei Relativverdrehung dieser wirksamen, das anstehende Drehmoment übertragenden Federeinrichtung bekannt, in das ein Fliehkraftpendel mit einer Pendelmasse bestehend aus einzelnen, über den Umfang verteilt angeordneten gegenüber einem Flanschteil im Fliehkraftfeld pendelnden Tilgermassen integriert ist. Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Anmeldung Nr. 10 2012 221 103.9 ist weiterhin bekannt, die über den Umfang verteilt angeordneten Tilgermassen mittels dazwischen angeordneter, in Umfangsrichtung wirksamer Energiespeicher miteinander zu koppeln. Derartige Vorrichtungen sind bezüglich ihrer Funktion in einen lastübertragenden Teil mit der einen gegebenen Bauraum erfordernden Federeinrichtung, die keinen Beitrag zu der Pendelmasse leistet, und einen durch den von der Federeinrichtung begrenzten Bauraum Teil mit der nicht in den Übertragungspfad eingebundenen Pendelmasse aufgeteilt. Im Weiteren ist aufgrund der Verbrauchsreduzierung von Brennkraftmaschinen häufig eine Reduzierung der Zylinderanzahl und eine Verlagerung des maximalen Motormoments bei niedrigeren Drehzahlen vorgesehen. Diese Maßnahmen führen zur beachtlichen Zunahme der Drehungleichförmigkeit, deren Isolation mit herkömmlichen Vorrichtungen nur schwer zu bewältigen ist.
Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Vorrichtung zur Isolation von Drehschwingungen für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit effizienter Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums mit verbessertem Isolationsverhalten vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die Merkmale der von Anspruch 1 abhängigen Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen wieder.
Allgemein betrachtet enthält die Vorrichtung zur Isolation von Drehschwingungen für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ein um eine Drehachse drehendes Eingangsteil und ein entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung gegenüber diesem relativ und begrenzt verdrehbares Ausgangsteil sowie eine in einem Fliehkraftfeld der drehenden Vorrichtung beschleunigte und gegenüber dem Eingangsteil und/oder dem Ausgangsteil begrenzt verlagerbare Pendelmasse. Um die Federeinrichtung neben der Übertragung des an der Vorrichtung anstehenden Moments zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil als Pendelmasse nutzen zu können, ist die Federeinrichtung von auf einem Umfang verteilt und verdrehbar angeordneten sowie von dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil zwangsweise angelenkten Hebelelementen in Umfangsrichtung angetrieben. Hierbei bildet die Federeinrichtung in einem Fliehkraftfeld der um die Drehachse drehenden Vorrichtung eine Pendelmasse mit vom Verdrehwinkel zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil abhängig eingestelltem Durchmesser. Die Federeinrichtung ist beispielsweise aus mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Federelementen wie beispielsweise Schraubenfedern gebildet, die stirnseitig jeweils von einem Beaufschlagungselement wie Federschuh in Umfangsrichtung beaufschlagt werden. Alternativ kann eine Ringfeder mit über den Umfang abwechselnd angeordneten, die Federelemente bildenden elastischen Bereichen und die Beaufschlagungselemente bildenden starren, beispielsweise aus auf Block stehenden Windungen gebildeten Beaufschlagungselemente vorgesehen sein. Die Hebelelemente sind hierbei an den Beaufschlagungselementen angelenkt und ziehen bei zunehmendem Verdrehwinkel zwischen Ein- und Ausgangsteil die Federeinrichtung auf einen kleineren Durchmesser, so dass die Federeinrichtung eine drehzahlabhängig auf einem vorgesehenen Durchmesser gezwungene und mittels Fliehkraft ein Rückstellmoment erfahrende Pendelmasse bildet, die auf Drehschwingungen tilgend wirkt. Insoweit sind zur Darstellung eines Fliehkraftpendels keine weiteren Pendelmassen nötig.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Hebelelemente im Sinne eines Planetengetriebes mittels ihrer Hebelachse auf einem Ringsteg, beispielsweise zwei axial zwischen sich die Planeten mit starr verbundenen Hebelelementen aufnehmende Stegbleche angeordnet, wobei die Hebelelemente von dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil im Sinne eines Hohlrads und eines Sonnenrads angetrieben sind. Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Sonnenrad dem Eingangsteil einteilig oder als verbundenes Bauteil und das Hohlrad dem Ausgangsteil einteilig oder als zusätzliches Bauteil zugeordnet sind.
In einer alternativen Ausführungsform sind die Hebelelemente endseitig mittels ihrer Hebelachsen beispielsweise mittels Nadellagern auf Bolzen verdrehbar an einem der drehenden Teile-Eingangsteil oder bevorzugt Ausgangsteil – aufgenommen, wobei diese von dem anderen der drehenden Teile bevorzugt Eingangsteil oder Ausgangsteil drehangetrieben sind.
Eine Ausbildung von antreibenden Kontaktbereichen zwischen den Hebelelementen und dem Eingangsteil und/oder dem Ausgangsteil kann beispielsweise aufeinander abwälzend einen Reibschluss bildend vorgesehen sein. Alternativ können ein, mehrere oder alle Kontaktbereiche als Profilierungen wie Verzahnungen und dergleichen einen Formschluss bildend vorgesehen sein. Je nach Ausbildung der Kontaktbereiche können Ausgangsteil und Eingangsteil radial gegeneinander verspannt wie vorgespannt sein. Eine radiale Vorspannung kann durch radial entsprechende Bemaßungen unter Ausnutzung von radial elastischen Eigenschaften der Bauteile vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine radiale Vorspannung mittels einer axialen Vorspannung zwischen einem gegensätzlich ausgebildeten Keilprofil zwischen einem Kontaktbereich von dem Ausgangsteil und dem Eingangsteil zugeordneten Bauteilen vorgesehen sein.
Die Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise als Zweimassenschwungrad ausgebildet. Hierzu sind dem Eingangsteil eine primäre und dem Ausgangsteil eine sekundäre Schwungmasse zur Ausbildung zugeordnet. Das vorgeschlagene Zweimassenschwungrad bildet mit der zwischen Ein- und Ausgangsteil angeordneten Federeinrichtung und gegebenenfalls mit einer über zumindest einen Teil des Verdrehwinkels von Eingangsteil wie Primärschwungmasse und Ausgangsteil wie Sekundärschwungmasse einen Drehschwingungsdämpfer, die als Pendelmasse dem Fliehkraftfeld ausgesetzte Federeinrichtung bildet zusätzlich einen drehzahladaptiven Drehschwingungstilger.
Zusammenfassend ausgedrückt handelt es sich bei der Vorrichtung, beispielsweise ein Zweimassenschwungrad mit einem als Primärseite ausgebildeten Eingangsteil und einem als Sekundärseite ausgebildeten Ausgangsteil, die als mechanisch gekoppeltes Fliehkraftpendel, welches nicht nur Drehungleichförmigkeit tilgt, sondern sich gleichermaßen zur Übertragung eines statischen Drehmomentes eignet, ausgebildet ist. Die vorgeschlagene Vorrichtung weist eine progressive Rückstellkennlinie auf, deren Federrate mit zunehmender Fliehkraft steigt.
Die Vorrichtung ist speziell dadurch gekennzeichnet, dass die Primärseite mit der Sekundärseite über ein Planetengetriebe verdrehbar gekoppelt ist und die Rückstellmomente über die Planeten eingeleitet werden. Hierbei kann die Primärseite das Hohlrad und die Sekundärseite die Sonne zur Verfügung stellen. Zwischen Hohlrad und Sonne sind Planeten angeordnet. Die Planeten sind zusätzlich in einem Stegblech drehbar gelagert – hauptsächlich, um die Abstände der Planeten zueinander zu gewährleisten. Um eine zusätzliche Übersetzung in das Getriebe zu bekommen, können die Planeten so ausgeführt sein, dass der Bereich, der mit dem Hohlrad abrollt einen anderen Teilkreis aufweist, als der Bereich, der mit der Sonne abrollt – jedoch haben beide Planetenteilkreise eine gemeinsame Drehachse. Die Vorrichtung weist eine Federeinrichtung in Form eines charakteristischen Feder-Pendelmassen-Rings auf. Die Anbindung dieses Ringes erfolgt über mehrere Hebel, die jeweils mit einem der genannten Planeten starr verbunden sind. Beispielsweise kann das genannte Planetengetriebe mit oder ohne Verzahnung ausgebildet sein. Ohne Ausbildung einer Verzahnung sind Sonne, Hohlrad und Planeten aufeinander abrollende Körper, welche die Momentübertragung mittels Reibschluss realisieren. Hierfür ist das Planetengetriebe radial vorgespannt. Denkbar ist die Realisierung einer solchen Vorspannung, indem bei der Montage das Hohlrad durch Erwärmung aufgeschrumpft wird und ein oder mehrere Körper elastisch ausgeführt sind. Ein rundes Hohlrad würde hierbei beispielsweise nach der Montage zu einem „mehreckigen“ Ring – entsprechend der Planetenanzahl. Auch die Sonne könnte durch ein geeignetes Design eine gewisse radiale „Weichheit“ aufweisen und sich unter Last der Vorspannung elastisch deformieren. Denkbar ist aber auch eine gewisse Weichheit der Planeten, die radial elastisch komprimiert werden können.
Die Abrollflächen können konisch und/oder auch ballig ausgeführt sein. Eine radiale Vorspannung kann aber auch durch eine axiale Krafteinleitung der konischen Abrollflächen erfolgen. So ist es denkbar, dass sich beispielsweise ein Gehäusedeckel wie eine axial vorgespannte Tellerfeder verhält. Die beiden Abrollflächen des Hohlrades würden demnach durch ihre Keilwirkung auf die Planeten eine radiale Kraft ausüben. Die konischen Abrollflächen sorgen außerdem dafür, dass die Planeten in ihrer axialen Lage eine definierte Position einnehmen.
In einer weiteren Ausführungsform kann es sich um ein Getriebe ohne Sonne handeln. Die Planeten sind dann vorzugsweise mit Nadellagern versehen, welche wiederum auf Bolzen gelagert sind, die direkt mit der Sekundärseite verbunden sind. Auch hier muss das Getriebe vorgespannt sein, um Reibschluss sicherzustellen. Die Vorspannung kann entsprechend der zuvor beschriebenen Vorrichtung ausgebildet sein.
Bei hohen zu übertragenden Momenten ist ein entsprechend hoher Reibschluss erforderlich. Die dafür notwendigen Vorspannkräfte des Getriebes führen wiederum zur erhöhten Rollreibung, die der Systemfunktion schaden und den Verschleiß erhöhen. Daher wird eine alternative Ausführungsform vorgeschlagen, bei der den Abrollflächen Verzahnungen vorgesehen werden. Durch diese Maßnahme ist eine Getriebevorspannung nicht zwingend notwendig. In gleicher Weise ist die Ausführungsform mit Planetengetriebe als Verzahnungsdesign möglich. Die Stegbleche sind hierbei entsprechend massiver ausgelegt, da diese die radialen Fliehkräfte des Planeten-Federpendel-Rings aufnehmen müssen.
Um ein mögliches Getrieberasseln bei Designs mit reiner Verzahnungskopplung zu vermeiden, ist eine Kombination zwischen Verzahnungsdesign und Abrollflächendesign möglich. Hierbei entsprechen die Teilkreise der Verzahnungen den Abrolldurchmessern der Rollkörper. Hierfür wird eine radiale Getriebevorspannung vorgesehen, die allerdings weitaus geringer ausfallen kann, da nicht etwa das Zündmoment, sondern lediglich das Kompressionsmoment durch Reibschluss übertragen werden müsste. So würde ein Abheben der Zahnflanken während des Kompressionstaktes des Verbrennungsmotors vermieden und Getrieberasseln effektiv unterbunden. Alternativ oder zusätzlich kann eine weitere Möglichkeit einer radialen Getriebevorspannung vorgesehen sein, indem die einzelnen Planeten axial in zwei Hälften geteilt sind und zwischen diesen mindestens eine Tellerfeder angebracht ist, welche die Planetenhälften axial auseinander drücken. Alle abrollenden Körper weisen dabei eine konische und / oder ballige Form auf, so dass durch die erwähnte axiale Spreizung der Planetenhälften diese zum Anliegen an Hohlrad und Sonne kommen und so die notwendigen radialen Vorspannkräfte erzeugt werden.
Die Erfindung wird anhand der 1 bis 15 näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Teilschnitt durch eine Vorrichtung mit einer als Pendelmasse ausgebildeten Federeinrichtung,
2 ein Detail der 1 im Schnitt,
3 die Federeinrichtung und die diese anlenkenden Hebelelemente in 3D-Ansicht,
4 ein Detail der 3,
5 eine Ansicht der Vorrichtung der 1 in unbetätigtem Zustand,
6 eine Ansicht der Vorrichtung der 1 und 5 in voll verdrehtem Zustand von Eingangs- und Ausgangsteil,
7 ein Detail der 5 in Ansicht,
8 eine gegenüber der Vorrichtung der 1 bis 7 abgeänderte Vorrichtung mit direkt an dem Ausgangsteil aufgenommenen Hebelelementen im Teilschnitt,
9 eine Ansicht der Vorrichtung der 8 in unbetätigtem Zustand,
10 eine Ansicht der Vorrichtung der 8 und 9 in voll verdrehtem Zustand von Eingangs- und Ausgangsteil,
11 eine gegenüber der Vorrichtung der 8 bis 10 abgeänderte Vorrichtung mit einer Verzahnung zwischen Hebelelementen und Eingangsteil im Teilschnitt,
12 die Vorrichtung der 11 in Teilansicht,
13 eine gegenüber der Vorrichtung der 1 bis 7 abgeänderte Vorrichtung mit Verzahnungen zwischen Hebelelementen, Eingangsteil und Ausgangsteil im Teilschnitt,
14 eine Ansicht der Vorrichtung der 13 und
15 ein Diagramm eines typischen Kennfelds der gezeigten Vorrichtungen mit einem drehzahlabhängigen Rückstellmoment gegen den Verdrehwinkel zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil.
Die 1 zeigt den oberen Teil der um die Drehachse d verdrehbaren Vorrichtung 1 im Schnitt. Die Vorrichtung 1 ist als Zweimassenschwungrad 2 mit dem als Primärschwungmasse wie Primärseite wirksamen Eingangsteil 3 und dem als Sekundärschwungmasse wie Sekundärteil wirksamen, eine mittels der Reibfläche 5 eine Gegendruckplatte einer Reibungskupplung ausbildenden Ausgangsteil 4. Eingangsteil 3 und Ausgangsteil sind aufeinander um die Drehachse d relativ verdrehbar gelagert. Zwischen Eingangsteil 3 und Ausgangsteil 4 ist die Federeinrichtung 6 in Umfangsrichtung wirksam und überträgt das anstehende Moment – im Zugbetrieb von dem mit einer Kurbelwelle einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine verbundenen Eingangsteil 3 auf das Ausgangsteilteil 4 und im Schubbetrieb von dem Ausgangsteil 4 auf das Eingangsteil 3. Insoweit wirkt die Vorrichtung 1 als herkömmliches Zweimassenschwungrad 2.
Die Federeinrichtung 6 ist mittels der über den Umfang verteilten Hebelelemente 7 mit dem Eingangsteil 3 und dem Ausgangsteil 4 verbunden. Hierzu sind die Hebelelemente 7 als Planeten des Planetengetriebes 8 ausgebildet. Das Hohlrad 9 wird von dem Eingangsteil 3 und das Sonnenrad 10 von dem Ausgangsteil 4 gebildet. Hierzu sind die Hebelelemente 7 mittels der Bolzen 11 und der Lager 12 wie Nadellager in dem aus den beiden Stegblechen 14 gebildeten Ringsteg 13 verdrehbar aufgenommen. Der Ringsteg 13 ist in der Vorrichtung 1 schwimmend angeordnet. Das Sonnenrad 10 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Hülsenteil 15 fest mit dem Flansch 16 des Scheibenteils 17 des Ausgangsteils 4 verbunden, beispielsweise aufgeschrumpft und weist radial außen am Kontaktbereich 18 zu den Wälzflächen 19 der Hebelelemente 7 die Wälzfläche 20 auf. Das Hohlrad 9 ist aus den axialen Ansätzen 23, 24 der die Federeinrichtung 6 aufnehmenden Scheibenteile 21, 22 des Eingangsteils 3 gebildet. Hierzu weisen die Ansätze 23, 24 im Kontaktbereich 25 zu den Wälzflächen 26 der Hebelelemente 7 die Wälzflächen 27 auf. Die Hebelelemente 7 enthalten die beiden Scheibenteile 28, die radial außen mittels der Lager 29 wie Nadellager an den Bolzen 30 verdrehbar aufgenommen sind. Die Bolzen 30 sind in den aus den als Federschuhe 32 ausgebildeten Beaufschlagungselementen 31 der Federeinrichtung 6 aufgenommen. Die Beaufschlagungselemente 31 wechseln über den Umfang mit den Federelementen 33 ab und beaufschlagen diese jeweils endseitig in Umfangsrichtung. Die Wälzflächen 19, 26 der Hebelelemente 7 sind durch die die Scheibenteile 28 beidseitig flankierenden Blechteile 34 gebildet, die mittels der Niete 35 miteinander vernietet sind. Zur gesicherten Übertragung des zwischen Eingangsteil 3 und Ausgangsteil 4 zu übertragenden Moments über die Wälzflächen 19, 20, 26, 27 an den Kontaktbereichen 18, 25 mittels Reibschluss sind die Wälzflächen 19, 20, 26, 27 radial gegeneinander vorgespannt. Dies kann beispielsweise während der Montage von Eingangsteil 3 und Ausgangsteil 4 durch einen Schrumpfprozess bei unterschiedlich erwärmten Bauteilen erfolgen. Entsprechend können die axialen Ansätze 23, 24 und/oder das Hülsenteil 15 zur Ausbildung der Vorspannung elastisch ausgebildet sein.
Zwischen zumindest einem Teil des Verdrehwinkels zwischen Eingangsteil 3 und Ausgangsteil 4 ist die Reibeinrichtung 36 wirksam, die aus der in dem Scheibenteil 22 eingehängten und gegen den an dem Hülsenteil 15 angeordneten Reibring 37 vorgespannten Reibsteuerscheibe 38 gebildet ist. Die Reibsteuerscheibe 38 kann alternativ oder zusätzlich als Dichtmembran zwischen Eingangsteil 3 und Ausgangsteil 4 dienen und den Ringraum 39 für die Federeinrichtung 6 und das Planetengetriebe 8 abdichten.
Die 2 zeigt ein Detail der Vorrichtung 1 der 1 mit dem innerhalb des Verdrehwinkels zwischen Eingangsteil 3 und Ausgangsteil 4 wirksamen Planetengetriebe 8 zur Beaufschlagung der Federeinrichtung 6 (1) mittels der Hebelelemente 7. Das Planetengetriebe 8 ist als radial vorgespanntes Planetenwälzgetriebe mit dem dem Eingangsteil 3 zugeordneten, axial zweigeteilten, aus den axialen Ansätzen 23, 24 gebildeten Hohlrad 9, den als Planeten ausgebildeten, die Ansätze 23, 24 mittels der Scheibenteile 28 radial durchgreifenden Hebelelementen 7 und dem, dem Ausgangsteil 4 zugeordneten, als Hülsenteil 15 ausgebildeten Sonnenrad 10 gebildet. Die Hebelelemente 7 sind über den Umfang verteilt mittels der Bolzen 11 und der Lager 12 fest in dem aus den Blechteilen wie Stegblechen 14 gebildeten Ringsteg 13 aufgenommen. Die Hebelelemente 7 sind neben den die Federeinrichtung radial außen beaufschlagenden Scheibenteilen 28 aus den Blechteilen 34 gebildet, die radial außen und radial innen die Wälzflächen 19, 26 ausbilden. Scheibenteile 28 und Blechteile 34 sind mittels der Niete 35 zu einer Einheit verbunden. Die Wälzflächen 19, 26 stellen an den Kontaktbereichen 18, 25 jeweils einen Wälzkontakt zu der Wälzfläche 20 des Sonnenrads 10 und den Wälzflächen 27 des Hohlrads 9 her. Bei einer Relativverdrehung des Eingangsteils 3 und des Ausgangsteils 4 werden die Hebelelemente 7 aufgrund der sich an den Kontaktbereichen 18, 25 eingestellten Reibschlüsse um ihre Hebelachse h verdreht und beaufschlagen damit die Federeinrichtung 6 (1) in Umfangsrichtung.
Die 3 und die 4 im Detail zeigen in 3D-Ansicht die Federeinrichtung 6 mit den Federschuhen 32 und den von diesen jeweils beidseitig beaufschlagten Federelementen 33. Die Scheibenteile 28 der Hebelelemente 7 durchgreifen die Federschuhe 32 und stützen mittels der Bolzen 30 und den diese umgebenden Lagern 29 (1) die Federschuhe 32 nach radial außen ab. Radial innen sind die Hebelelemente 7 über den Umfang verteilt an dem Ringsteg 13 verdrehbar aufgenommen.
Die 5 zeigt die Vorrichtung 1 in Ansicht im unbetätigten, das heißt unbelasteten Zustand. Zwischen Eingangsteil 3 und dem Hülsenteil 15 des ansonsten abgenommenen Ausgangsteils 4 ist der Verdrehwinkel 0° eingestellt. Die Federeinrichtung 6 befindet sich an ihrem größten Durchmesser D(max). Die Hebelelemente 7 sind im Wesentlichen radial ausgerichtet. Die Federelemente 33 sind gegenüber den Federschuhen 32 leicht vorgespannt und damit verliersicher in diesen aufgenommen.
6 zeigt die Vorrichtung 1 der 5 in voll belastetem Zustand, Eingangsteil 3 und Ausgangsteil 4 sind in Richtung der Pfeile 40, 41 um einen maximalen Verdrehwinkel verdreht. Hierbei sind die Hebelelemente 7 um die Hebelachsen h durch reibschlüssige Abwälzung der Wälzflächen 19, 20 am Kontaktbereich 18 beziehungsweise die Wälzflächen 26, 27 am Kontaktbereich 25 maximal abgewälzt. Durch Auslenkung der Hebelelemente 7 aus deren radialer Ausrichtung um die Hebelachsen h werden die Federelemente 33 komprimiert. Aufgrund der geschlossenen Ringanordnung der Federeinrichtung 6 wird diese infolge ihres verringerten Umfangs in Richtung der Pfeile 42 nach radial innen auf den minimalen Durchmesser D(min) gezogen. Je nach Verdrehwinkel befindet sich die Federeinrichtung 6 während der Drehmomentübertragung zwischen Eingangsteil 3 und Ausgangsteil 4 zwischen den beiden Durchmessern D(max) und D(min) im Fliehkraftfeld der drehenden Vorrichtung 1 und erfährt ein von der Drehzahl abhängiges Rückstellmoment. Die auf diese Weise im Fliehkraftfeld pendelnd aufgehängte Federeinrichtung 6 wirkt dabei als drehzahladaptive Pendelmasse, die Drehschwingungen im Sinne eines Fliehkraftpendels tilgt. Die Vorrichtung 1 wirkt daher als Drehschwingungsdämpfer und als Drehschwingungstilger.
Die 7 zeigt ein Detail der 5. Die Wälzflächen 19, 26 der Hebelelemente 7 gegenüber der Wälzfläche 20 des Sonnenrads 10 und den Wälzflächen 27 des Hohlrads 9 können je nach gewünschter Übersetzung mit unterschiedlichen Radien r₁, r₂ gegenüber der Hebelachse h versehen sein. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gilt r₂ > r₁.
Die 8 zeigt einen Teilschnitt der um die Drehachse d verdrehbaren Vorrichtung 1a. Im Unterschied zu der Vorrichtung 1 der 1 bis 7 ist anstatt des Planetengetriebes eine Getriebeform ohne Sonnenrad vorgesehen. Die Hebelelemente 7a sind hierbei mittels der Zapfen 43a und der Lager 44a direkt an dem Ausgangsteil 4a aufgenommen. Das Hohlrad 9a wird wie in der Vorrichtung 1 durch die axialen Ansätze 23a, 24a der Scheibenteile 21a, 22a des Eingangsteils 3a gebildet. Die pleuelähnlichen, hier einteilig ausgebildeten Hebelelemente 7a bilden an den Kontaktbereichen 25a Wälzflächen 26a, die mit den Wälzflächen 27a in reibschlüssigem Wälzkontakt stehen. Zur Sicherung des Reibschlusses sind Eingangsteil 3a und Ausgangsteil 4a radial vorgespannt. Hierzu sind die Wälzflächen 26a, 27a keilförmig oder ballig ausgebildet, so dass eine axiale Vorspannung der Scheibenteile 21a, 22a gegeneinander in Richtung der Pfeile 45a eine radiale Vorspannung der Wälzflächen 26a, 27a bewirkt.
Die Hebelelemente 7a lenken in den Hebelelementen 7 der vorhergehenden Figuren entsprechender Weise mittels der Lager 29a und Bolzen 30a die Federschuhe 32a und damit die Federelemente 33a der Federeinrichtung 6a an.
Die 9 und 10 zeigen die Vorrichtung 1a in Ansicht im unbelasteten Zustand (9) und voll belasteten Zustand (10). Im unbelasteten Zustand sind die Federelemente 33a unter geringer Vorspannung in den Federschuhen 32a aufgenommen, die Hebelelemente 7a sind radial ausgerichtet. Im vollbelasteten Zustand verdrehen sich Eingangsteil 3a und Ausgangsteil 4a gegeneinander. Hierbei werden die Hebelelemente 7a von dem Hohlrad 9a mitgenommen und verdrehen sich an den Hebelachsen h gegenüber dem Ausgangsteil 4a, so dass die Federeinrichtung 6a nach Komprimierungen der Federelemente 33a radial nach innen gezogen wird.
Die 11 und 12 zeigen im Teilschnitt und in Teilansicht die um die Drehachse d verdrehbare Vorrichtung 1b. Im Unterschied zu der Vorrichtung 1a der 8 bis 10 sind Hohlrad 9b und die Hebelelemente 7b im Kontaktbereich 25b mit einem formschlüssigen Antrieb versehen. Dieser ist durch die Innenverzahnung 27b des Hohlrads 9b und die Außenverzahnung 26b der Hebelelemente 7b gebildet. Die Innenverzahnung 27b ist an dem Zahnkranz 23b vorgesehen, der mit dem Scheibenteil 21b des Eingangsteils 3b verbunden wie verschweißt ist. Das mit dem Scheibenteil 21b verbundene wie verschweißte Scheibenteil 22b kann durch die einseitige Aufnahme des Zahnkranzes 23b an dem Scheibenteil 21b in einfacher Weise plan ausgebildet sein.
Die in den 13 und 14 im Teilschnitt und in Ansicht gezeigte, um die Drehachse d verdrehbare Vorrichtung 1c zeigt zur Verhinderung von Rasseln oder Klappern der an den Kontaktbereichen 18c, 25c zwischen den Hebelelementen 7c und Hohlrad 9c beziehungsweise Sonnenrad 10c vorgesehenen Verzahnungen 46c, 47c zusätzliche reibschlüssige Wälzkontakte in Form der Wälzflächen 19c, 20c am Kontaktbereich 18c beziehungsweise Wälzflächen 26c, 27c am Kontaktbereich 25c vorgesehen. Die Teilkreise 50c, 51c sind dabei für die Zahn- und Wälzradien der Verzahnungen 46c, 47c einerseits und den Wälzflächen 19c, 20c und 26c, 27c andererseits jeweils identisch. Hierdurch werden von den Wälzkontakten geringere zu übertragende Momente, beispielsweise die Kompressionsmomente der Brennkraftmaschine und von den formschlüssigen Zahnkontakten die hohen Momente wie beispielsweise die Zündmomente der Brennkraftmaschine übertragen, so dass die radiale Vorspannung der Wälzflächen 19c, 20c, 26c, 27c geringer ausfallen kann. Die Innenverzahnungen der Verzahnung 46c können durch drehfest in die Scheibenteile 21c, 22c des Eingangsteils 3c eingelegte Ringteile 23c, 24c gebildet sein. Die um die Bolzen 11c verdrehbaren Planeten 48c der Hebelelemente 7c sind zweiteilig ausgebildet und mit der Tellerfeder 49c axial nach außen verspannt. Bei konischer Ausbildung der Wälzflächen 19c, 20c, 26c, 27c wird dadurch eine radiale Vorspannung dieser erzielt.
Die 15 zeigt das Diagramm 52 eines Kennfeldes der beschriebenen Vorrichtungen, beispielsweise der Vorrichtung 1 der 1 bis 7. Hierbei ist das sich an der Federeinrichtung 6 einstellende Rückstellmoment m gegen den Verdrehwinkel α des Eingangsteils 3 und Ausgangsteils 4 aufgetragen. Die Kurvenschar 53 mit den Kurven k(1) bis k(x) zeigt das Verhalten bei unterschiedlichen Drehzahlen, die ein variierendes auf die Federeinrichtung 6 wirkendes Fliehkraftfeld einstellen. Dabei zeigt die Kurve k(1) das Rückstellmoment m über den Verdrehwinkel α im statischen Zustand und die Kurve k(x) das Rückstellmoment m über den Verdrehwinkel α bei maximaler Drehzahl, beispielsweise 6000 U/min. Das maximale Rückstellmoment m(max) kann beispielsweise 300 Nm betragen. Der maximale Verdrehwinkel α(max) kann beispielsweise bis zu 40°, bevorzugt zwischen 30° und 35° betragen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
1a: Vorrichtung
1b: Vorrichtung
1c: Vorrichtung
2: Zweimassenschwungrad
3: Eingangsteil
3a: Eingangsteil
3b: Eingangsteil
3c: Eingangsteil
4: Ausgangsteil
4a: Ausgangsteil
5: Reibfläche
6: Federeinrichtung
6a: Federeinrichtung
7: Hebelelement
7a: Hebelelement
7b: Hebelelement
7c: Hebelelement
8: Planetengetriebe
9: Hohlrad
9a: Hohlrad
9b: Hohlrad
9c: Hohlrad
10: Sonnenrad
10c: Sonnenrad
11: Bolzen
11c: Bolzen
12: Lager
13: Ringsteg
14: Stegblech
15: Hülsenteil
16: Flansch
17: Scheibenteil
18: Kontaktbereich
18c: Kontaktbereich
19: Wälzfläche
19c: Wälzfläche
20: Wälzfläche
20c: Wälzfläche
21: Scheibenteil
21a: Scheibenteil
21b: Scheibenteil
21c: Scheibenteil
22: Scheibenteil
22a: Scheibenteil
22b: Scheibenteil
22c: Scheibenteil
23: Ansatz
23a: Ansatz
23b: Zahnkranz
23c: Ringteil
24: Ansatz
24a: Ansatz
24c: Ringteil
25: Kontaktbereich
25a: Kontaktbereich
25b: Kontaktbereich
25c: Kontaktbereich
26: Wälzfläche
26a: Wälzfläche
26b: Außenverzahnung
26c: Wälzfläche
27: Wälzfläche
27a: Wälzfläche
27b: Innenverzahnung
27c: Wälzfläche
28: Scheibenteil
29: Lager
29a: Lager
30: Bolzen
30a: Bolzen
31: Beaufschlagungselement
32: Federschuh
32a: Federschuh
33: Federelement
33a: Federelement
34: Blechteil
35: Niet
36: Reibeinrichtung
37: Reibring
38: Reibsteuerscheibe
39: Ringraum
40: Pfeil
41: Pfeil
42: Pfeil
43a: Zapfen
44a: Lager
45a: Pfeil
46c: Verzahnung
47c: Verzahnung
48c: Planet
49c: Tellerfeder
50c: Teilkreis
51c: Teilkreis
52: Diagramm
53: Kurvenschar
d: Drehachse
D(max): maximaler Durchmesser
D(min): minimaler Durchmesser
h: Hebelachse
k(1): Kurve
k(x): Kurve
m: Rückstellmoment
m(max): maximales Rückstellmoment
r₁: Radius
r₂: Radius
α: Verdrehwinkel
α(max): maximaler Verdrehwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010049930 A1 [0002]
DE 102012221103 [0002]

Claims

Vorrichtung (1, 1a, 1b, 1c) zur Isolation von Drehschwingungen für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem um eine Drehachse (d) drehenden Eingangsteil (3, 3a, 3b, 3c) und einem entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung (6, 6a) gegenüber diesem relativ und begrenzt verdrehbaren Ausgangsteil (4, 4a) sowie einer in einem Fliehkraftfeld der drehenden Vorrichtung (1, 1a, 1b, 1c) beschleunigten und gegenüber dem Eingangsteil (3, 3a, 3b, 3c) und/oder dem Ausgangsteil (4, 4a) begrenzt verlagerbaren Pendelmasse, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (6, 6a) von auf einem Umfang verteilt und verdrehbar angeordneten sowie von dem Eingangsteil (3, 3a, 3b, 3c) und dem Ausgangsteil (4, 4a) zwangsweise angelenkten Hebelelementen (7, 7a, 7b, 7c) in Umfangsrichtung angetrieben ist.
Vorrichtung (1, 1a, 1b, 1c) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (6, 6a) in einem Fliehkraftfeld der um die Drehachse (d) drehenden Vorrichtung (1, 1a, 1b, 1c) eine Pendelmasse mit vom Verdrehwinkel (α) zwischen Eingangsteil (3, 3a, 3b, 3c) und Ausgangsteil (4, 4a) abhängig eingestellten Durchmesser (D(min), D(max)) ausbildet.
Vorrichtung (1, 1c) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelelemente (7, 7c) im Sinne eines Planetengetriebes (8) mittels ihrer Hebelachse (h) auf einem Ringsteg (13) angeordnet sind und die Hebelelemente (7, 7c) von dem Eingangsteil (3, 3c) und dem Ausgangsteil (4) im Sinne eines Hohlrads (9, 9c) und eines Sonnenrads (10, 10c) angetrieben sind.
Vorrichtung (1, 1c) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (10, 10c) dem Eingangsteil (3, 3c) und das Hohlrad (9, 9c) dem Ausgangsteil (4) zugeordnet ist.
Vorrichtung (1a, 1b) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelelemente (7a, 7b) endseitig mittels ihrer Hebelachsen (h) verdrehbar an einem der drehenden Teile Eingangsteil oder am Ausgangsteil (4a) aufgenommen sind und von dem anderen der drehenden Teile Eingangsteil (3a, 3b) oder Ausgangsteil drehangetrieben sind.
Vorrichtung (1, 1a, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein antreibender Kontaktbereich (18, 18c, 25, 25a, 25c) zwischen den Hebelelementen (7, 7a, 7c) und dem Eingangsteil (3, 3a, 3c) und/oder dem Ausgangsteil (4, 4a) einen Reibschluss ausbildet.
Vorrichtung (1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein antreibender Kontaktbereich (18c, 25b, 25c) zwischen den Hebelelementen (7b, 7c) und dem Eingangsteil (3b, 3c) und/oder dem Ausgangsteil einen Formschluss ausbildet.
Vorrichtung (1, 1a, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Ausgangsteil (4, 4a) und Eingangsteil (3, 3a, 3c) radial gegeneinander verspannt sind.
Vorrichtung (1, 1a, 1c) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Vorspannung mittels einer axialen Vorspannung zwischen einem gegensätzlich ausgebildeten Keilprofil zwischen einem Kontaktbereich (18, 18c, 25, 25a, 25c) von dem Ausgangsteil (4, 4a) und dem Eingangsteil (3, 3a, 3c) zugeordneten Bauteilen vorgesehen ist.
Vorrichtung (1, 1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Eingangsteil (3, 3a, 3b, 3c) eine primäre und dem Ausgangsteil (4, 4a) eine sekundäre Schwungmasse zur Ausbildung der Vorrichtung als Zweimassenschwungrad (2) zugeordnet ist.