DE102012101379A1

DE102012101379A1 - Vorrichtung zur Begrenzung einer Schwingungsamplitude und Reibungskupplung mit dieser

Info

Publication number: DE102012101379A1
Application number: DE201210101379
Authority: DE
Inventors: Alexander Fidlin
Original assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-08-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Begrenzung einer Schwingungsamplitude eines dynamischen, eine Relativbewegung zwischen zwei mit einer Normalkraft (F) gegeneinander beaufschlagten Reibkomponenten (2, 3) einstellenden Reibsystems (4) mit einer einer Reibkomponente (2) zugeordneten, in Richtung der Relativbewegung wirksamen, zwischen zwei Anschlagteilen (5, 6) angeordneten ersten Federeinrichtung (7) mit einer ersten Federkapazität. Um insbesondere bei schaltbaren Reibungskupplungen eine durch einen mit zunehmendem Geschwindigkeitsgradienten der Relativbewegung abnehmenden Reibwert bewirkte Rupfanregung angeregte Schwingungsamplitude zu begrenzen und damit einen komfortablen Betrieb der Reibungskupplung zu ermöglichen, ist zwischen einem Anschlagteil (5) der ersten Federeinrichtung (7) und der ersten Federeinrichtung (7) ein Schwingungsbegrenzungssystem (14) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begrenzung einer Schwingungsamplitude eines dynamischen, eine Relativbewegung zwischen zwei mit einer Normalkraft gegeneinander beaufschlagten Reibkomponenten einstellenden Reibsystems mit einer einer Reibkomponente zugeordneten, in Richtung der Relativbewegung wirksamen, zwischen zwei Anschlagteilen angeordneten ersten Federeinrichtung mit einer ersten Federkapazität und einer Reibungskupplung mit einer derartigen Vorrichtung.
Selbstangeregte Schwingungen sind ein weit verbreitetes Phänomen. In vielen Fällen können diese auf eine Abhängigkeit des Reibwerts der Reibkomponenten eines dynamischen Reibsystems mit gegeneinander relativ verlagerbaren und gegeneinander mittels einer Normalkraft verspannten Reibkomponenten von der Relativgeschwindigkeit der Reibkomponenten, wie sie beispielsweise durch die Stribeck-Kurve beschrieben ist, zurückgeführt werden. Fällt dabei der Reibwert mit steigender Relativgeschwindigkeit, wirkt dies wie eine negative Dämpfung, das heißt, die Schwingungsamplituden des Reibsystems schaukeln sich auf.
Beispielsweise treten derartige Schwingungen in Reibsystemen von Antriebssträngen in Kraftfahrzeugen auf, bevorzugt in Gleitphasen schaltbarer Reibungskupplungen. Derartige Reibungskupplungen können trockene Reibungskupplungen sein, die mit gesonderten oder organischen Reibbelägen einer Kupplungsscheibe ein Reibsystem bilden. Derartige Reibungskupplungen werden zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe wie Handschaltgetriebe, automatisiertes Getriebe, Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Reibungskupplungen, welche jeweils einer Getriebeeingangswelle eines Teilgetriebes, bevorzugt in Form einer Doppelkupplung zusammengefasst zugeordnet sind, angeordnet. In ähnlicher Weise können aus Lamellen mit Reibbelägen kombinierte, im Ölbad nass betriebene Reibungskupplungen oder Wandlerüberbrückungskupplungen in hydrodynamischen Drehmomentwandlern entsprechende Schwingungsanregungen aufweisen. Hierbei sind die Reibsysteme mit entsprechenden Drehschwingungsdämpfern, beispielsweise in der DE 10 2008 053 377 A1 offenbarten Torsionsschwingungsdämpfern in einer Kupplungsscheibe oder beispielsweise in der DE 37 23 015 A1 offenbarten geteilten Schwungrädern kombiniert, welche zur Kompensation von der Brennkraftmaschine zuzuordnenden Drehschwingungen über eine Drehelastizität verfügen, die unter Zug oder Schub der Relativbewegung der Reibkomponenten entgegenwirken kann oder diese beschleunigen kann. In Zusammenwirkung mit der Verspannung der Reibkomponenten entlang der Normalen und dem sich einstellenden, gegebenenfalls temperaturabhängigen Reibwert können dabei durch einen negativen Reibwertgradienten sogenannte Rupfschwingungen angeregt werden, welche den Komfort des Kraftfahrzeugs durch Bildung von unangenehmen Vibrationen und/oder störenden Geräuschen beeinträchtigen.
Um derartige negative Einflüsse zu vermeiden oder zu mindern, wird versucht, einem Abfall des Reibwerts mit zunehmender Relativgeschwindigkeit der Reibkomponenten auf tribologischem Wege zu begegnen. Hierzu werden bei nass betriebenen Reibungskupplungen dem Öl Additive beigemengt, die allerdings über Lebensdauer wieder abgebaut werden. Bei trocken betriebenen Reibungskupplungen werden die Reibbeläge, beispielsweise deren physikalische oder chemische Zusammensetzung geändert. Infolge der durch den Reibeingriff laufend veränderten Oberfläche ist der Reibwert von Reiboberflächen über Lebensdauer nur schlecht reproduzierbar. Eine besondere Neigung zu Rupfverhalten zeigen dabei keramische Reibbeläge von Reibungskupplungen, so dass deren im Übrigen positive Eigenschaften nur selten in Anwendung gebracht werden.
Im Weiteren werden bei automatisierten Reibungskupplungen sogenannte Anti-Rupf-Regelungsverfahren eingesetzt, wie sie beispielsweise aus der EP 1 540 210 A1 bekannt sind. Mechanische Verfahren zur Dämpfung von für Rupf-Vorgänge verantwortlichen Haft-Gleitschwingungen, die sich durch die Stribeck-Kurve beschreiben lassen, sind beispielsweise aus der WO 2003/081085 A2 bekannt. Hierbei wird einem mit Oszillationen behafteten Reibsystem ein Hilfsoszillator überlagert, der auf die Normalkraft eine veränderliche Kraft aufbringt, welche abhängig von den Oszillationen gesteuert ist. Neben dem zusätzlichen materiellen Aufwand eines Hilfsoszillators ist in der Praxis die Modulation der Normalkraft, welche in gängigen Reibungskupplungen durch eine Betätigungskraft wie Ein- oder Ausrückkraft von einem Betätigungssystem aufgebracht wird, in Echtzeit und phasenselektiv schwierig.
Aufgabe der Erfindung ist daher eine vorteilhafte Weiterbildung einer mechanisch wirksamen Vorrichtung zur Begrenzung einer Schwingungsamplitude insbesondere in einer Reibungskupplung und einer Reibungskupplung mit einer derartigen Vorrichtung.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Begrenzung einer Schwingungsamplitude eines dynamischen, eine Relativbewegung zwischen zwei mit einer Normalkraft gegeneinander beaufschlagten Reibkomponenten einstellenden Reibsystems mit einer einer Reibkomponente zugeordneten, in Richtung der Relativbewegung wirksamen, zwischen zwei Anschlagteilen angeordneten ersten Federeinrichtung mit einer ersten Federkapazität gelöst, wobei zwischen einem Anschlagteil der ersten Federeinrichtung und der ersten Federeinrichtung ein Schwingungsbegrenzungssystem angeordnet ist. In bevorzugter Weise ist das Schwingungsbegrenzungssystem aus einer zwischen den Anschlagteilen der ersten Federeinrichtung seriell angeordneten zweiten Federeinrichtung und einer parallel zu der zweiten Federeinrichtung geschalteten Reibeinrichtung gebildet. Im Weiteren wird die Aufgabe durch eine Reibungskupplung mit einem drehangetriebenen Eingangsteil und einem ein mittels einer Normalkraft gesteuertes Reibmoment übertragenden Ausgangsteil mit der vorgeschlagenen Vorrichtung gelöst.
Infolge der Integration einer zusätzlichen Feder- und Reibeinrichtung in den Kraftweg des bereits vorhandenen Reibsystems können externe, materialintensive und bauraumbeanspruchende Tilgersysteme vermieden werden. Hierbei kann die zweite Federeinrichtung so ausgelegt sein, dass diese erst bei auftretenden Rupfschwingungen aktiviert wird. Hierzu kann die Reibeinrichtung mit einem Reibmoment versehen sein, die die zweite Federeinrichtung bei geringen Schwingungsamplituden blockiert. Werden die Schwingungsamplituden beispielsweise infolge einer angeregten Rupfschwingung größer, wird das Reibmoment überwunden und die Reibeinrichtung geht von der Haftreibung in Gleitreibung über. Im Zusammenspiel zwischen der durch die Schwingungen zyklisch komprimierten und entspannten zweiten Federeinrichtung und der eine Reibhysterese beitragenden Reibeinrichtung werden die Schwingungsamplituden eliminiert oder auf ein Maß reduziert, das praktisch nicht mehr wahrnehmbar ist. Beispielsweise kann in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eine Dämpfung der Schwingungsamplituden soweit erfolgen, dass Vibrationen beziehungsweise Geräusche durch den Fahrer und gegebenenfalls Insassen nicht mehr als störend empfunden werden.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, dass mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung eine Reibkraft der Reibeinrichtung proportional zu einer Federkraft der zweiten Federkapazität eingestellt werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Reibeinrichtung an der ersten Federkapazität angeordnet, beispielsweise gegen diese verspannt, in diese eingehängt oder in anderer Weise befestigt sein. Hierbei können keilförmig ausgebildete Reibflächen eines Anschlagteils von der zweiten Federeinrichtung gegen eine komplementär ausgebildete Reibkomponente der Reibeinrichtung, beispielsweise einen Reibkörper mit einem die zu den Reibflächen des Anschlagteils komplementären Reibflächen tragenden Reibkonus vorgespannt sein. Hierbei kann die zweite Federeinrichtung beispielsweise in Form einer beide Reibflächen des Anschlagteils gegen die Reibflächen der Reibeinrichtung verspannende Zugfeder vorgesehen sein. Mittels einer entsprechenden Einstellung eines Keilwinkels der Reibflächen kann ein von der Federkapazität der zweiten Federeinrichtung abhängig auszubildendes Reibmoment der Reibeinrichtung einstellbar ausgebildet werden.
Alternativ können eine oder mehrere Reibflächen des Anschlagteils vorgesehen sein, die aufgrund ihrer elastischen Materialeigenschaften gegen den Reibkörper vorgespannt sein können. Weitere Ausführungsformen ermöglichen eine Einsparung von Teilen, indem Funktionen der beiden Federeinrichtungen und der Reibeinrichtung miteinander kombiniert werden.
Insbesondere im Einsatz der Vorrichtung in drehenden Anwendungen, beispielsweise schaltbaren Reibungskupplungen wie nass oder trocken betriebenen Reibungskupplungen in Zusammenwirkung mit Drehschwingungsdämpfern wie geteilten Schwungrädern, Torsionsschwingungsdämpfern in Kupplungsscheiben, Wandlerüberbrückungskupplungen mit sogenannten Turbinendämpfern, Lock-Up-Dämpfern und dergleichen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die beiden Reibkomponenten der Vorrichtung um eine gemeinsame Drehachse entgegen der Wirkung der ersten Federeinrichtung gegeneinander begrenzt verdrehbar sind und die Relativbewegung eine Kreisbewegung ist. Dabei kann die erste Federeinrichtung als in Umfangsrichtung aktive Dämpferstufe vorgesehen sein, welche bei auftretenden Rupfschwingungen eine Relativverdrehung der beiden Reibkomponenten fördert oder zulässt, so dass alternierende Kupplungsmomente übertragen werden. Sollte ein derartiger Drehschwingungsdämpfer nicht vorgesehen sein oder sich an den Rupfschwingungen nicht beteiligen, kann eine Drehelastizität des Antriebsstrangs für die Wirkung der ersten Federeinrichtung verantwortlich sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die erste Federeinrichtung aus über den Umfang verteilten, jeweils von einem zumindest ein Scheibenteil enthaltendes oder durch dieses gebildetes Anschlagteil beaufschlagten Schraubenfedern gebildet. In vorteilhafter Weise bilden die Anschlagteile und die Schraubenfedern den Drehschwingungsdämpfer, in den die Vorrichtung integriert ist. Beispielsweise kann hierzu eine Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung mit radial außen an einer von zwei miteinander verbundenen Scheibenteilen und einem zwischen diesen angeordneten Scheibenteil wie Flanschteil vorgesehen sein. Die aus den Schraubenfedern gebildete Federeinrichtung wird dabei in aus den Scheibenteilen ausgeschnittenen Fenstern aufgenommen und jeweils stirnseitig zwischen dem mittigen, das erste Anschlagteil bildenden Scheibenteil und den flankierenden, das zweite Anschlagteil bildenden Scheibenteilen bei einer Relativverdrehung der Anschlagteile komprimiert. Zur Kompensation der alternierenden, von den Drehschwingungen einer Brennkraftmaschine angeregten Komprimierungen und Entspannung der Schraubenfedern kann der ersten Federeinrichtung über zumindest einen Teil des Verdrehwegs der Anschlagteile eine zusätzliche Reibeinrichtung zugeschaltet sein.
In einer in den Drehschwingungsdämpfer integrierten Vorrichtung kann in vorteilhafter Weise die entsprechende Reibeinrichtung der Vorrichtung aus jeweils zwischen den Schraubenfedern und gegenüber den flankierenden Scheibenteilen konisch eingespannten Reibkörpern gebildet sein, wobei eine begrenzte Steifigkeit der Scheibenteile gegenüber den Reibkörpern die Federkapazität der zweiten Federeinrichtung bildet. Dies bedeutet, dass das Reibmoment zur Begrenzung der zweiten Federeinrichtung durch eine Vorspannung der Scheibenteile auf den Reibkörpern ausgebildet wird und die beiden elastischen Scheibenteile zugleich die zweite Federeinrichtung bilden.
In einer alternativen Ausführungsform können die Scheibenteile oder ein in anderer Weise ausgebildetes Anschlagteil vergleichsweise steif ausgebildet sein. Hierbei ist die Reibeinrichtung aus zwischen einem Anschlagteil und gegenüber den Schraubenfedern konisch verspannten Reibkörpern gebildet, wobei eine radiale Aufweitung der Schraubenfedern die Federkapazität der zweiten Federeinrichtung bildet. Hierbei werden die Reibkörper starr von dem Anschlagteil in Umfangsrichtung beaufschlagt und bilden einen konischen Reibeingriff mit den Schraubenfedern aus, indem diese in den Innenraum der Schraubenfedern eingreifen. Die Schraubenfedern können dabei an ihren Endwindungen konisch ausgebildet sein. Durch eine bei Rupfschwingungen auftretende höhere Belastung erweitern die Reibkörper die Schraubenfedern radial entgegen einer radial wirksamen Federkraft unter Überwindung des Reibmoments zwischen Reibkörpern und Endwindungen der Schraubenfedern, so dass die Schraubenfedern in Umfangsrichtung die erste Federeinrichtung und in radiale Richtung die zweite Federeinrichtung bilden.
Die beiden Ausführungsformen beschränken die Anzahl der für die Integration der Vorrichtung in einen Drehschwingungsdämpfer notwendigen Bauteile auf die verwendeten Reibkörper. Derartige Reibkörper können beispielsweise aus Metall gefertigt sein, bestehen jedoch bevorzugt aus Kunststoff wie verstärktem Kunststoff. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn ursprünglich aus derartigen Drehschwingungsdämpfern bekannte Federnäpfe zwischen den Anschlagteilen und den Schraubenfedern zur Verbesserung der Auflagefläche der Schraubenfedern an den Anschlagfedern als Reibkörper im Sinne der vorgeschlagenen Ausführungsbeispiele ausgebildet werden, so dass keine über einen derart ausgebildeten Drehschwingungsdämpfer hinaus notwendige Teileanzahl notwendig ist.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer mit Rupfschwingungen belasteten Vorrichtung nach dem Stand der Technik,
2 ein Diagramm eines Rupfschwingungsverhaltens der Vorrichtung der 1
3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit begrenzten Schwingungsamplituden einer Rupfschwingung,
4 eine schematische Darstellung einer gegenüber der 3 abgewandelten Vorrichtung,
5 eine schematische Darstellung einer gegenüber den 3 und 4 abgewandelten Vorrichtung,
6 ein Diagramm eines Rupfschwingungsverhaltens der Vorrichtung der 3 bis 5,
7 eine schematische Ansicht eines Drehschwingungsdämpfers mit integrierter, Schwingungsamplituden beschränkenden Vorrichtung,
8 einen durch eine Drehachse geführten Teilschnitt durch den Drehschwingungsdämpfer der 7,
9 einen längs einer Schraubenfeder des Drehschwingungsdämpfers der 7 geführten Teilschnitt,
10 eine schematische Ansicht durch einen der 7 ähnlichen Drehschwingungsdämpfer mit integrierter Vorrichtung zur Begrenzung von Schwingungsamplituden,
11 einen durch eine Drehachse geführten Teilschnitt durch den Drehschwingungsdämpfer der 10 und
12 einen längs einer Schraubenfeder des Drehschwingungsdämpfers der 7 geführten Teilschnitt.
1 zeigt die Vorrichtung 101 in schematischer Darstellung als Reibschwingungsmodell eines Reibsystems 104 mit den beiden Reibkomponenten 102, 103. Die Reibkomponente 102 enthält die Anschlagteile 105, 106 mit der dazwischen wirksam angeordneten Federeinrichtung 107. Die Reibfläche 109 des Reibkörpers 108 ist mittels der Normalkraft F – hier bei einer vorgegebenen Masse des Reibkörpers die entsprechende Gewichtskraft – gegen die Reibfläche 110 der Reibkomponente 103 vorgespannt. Die Reibfläche 110 wird beispielsweise in Form eines Reibbands in Richtung des Pfeils 111 um die Achsen 112 verdreht.
Zu Beginn einer Relativbewegung zwischen den Reibflächen 109, 110 wird bei bestehender Haftreibung der Reibkörper 108 entgegen der Wirkung der Federeinrichtung 107 verlagert. Aufgrund der Gegenkraft der Federeinrichtung 107 wird mit zunehmender Verlagerung des Reibkörpers 108 gegenüber der Reibkomponente 103 abhängig vom zwischen den Reibflächen 109, 110 wirksamen Reibwert das durch die Normalkraft F eingestellte Reibmoment überwunden, so dass sich aus dem großen Reibwert der Haftreibung ein geringerer Reibwert der Gleitreibung gemäß der Stribeck-Kurve entwickelt, bei dem sich der Reibkörper 108 gegen die Laufrichtung der Reibfläche 110 unter teilweiser Entspannung der Federeinrichtung 107 verlagert, bis sich bei verringerter Relativbewegung wieder Haftreibung einstellt.
Durch Wiederholung dieses Vorgangs baut sich ein Schwingungsverhalten über die Zeit t auf, welches in dem Diagramm 113 der 2 dargestellt ist. Hierbei ist die Schwingungsamplitude A gegen die Zeit t in willkürlichen Einheiten aufgetragen. Hierbei entwickelt sich zu Beginn der Relativbewegung bei kleinen Zeiten t mit zunehmender Zeit die maximale Schwingungsamplitude A_max aus, die über die Zeit bei gleichbleibender Relativgeschwindigkeit im Wesentlichen gleich bleibt.
Die 3 zeigt die schematisch dargestellte Vorrichtung 1 (gleiche beziehungsweise funktionsgleiche Bauteile sind jeweils mit um 100 verminderten Bezugszeichen gekennzeichnet) als Reibschwingungsmodell eines Reibsystems 4 mit den Reibkomponenten 2, 3. Im Unterschied zu der Vorrichtung 101 der 1 ist das Schwingungsbegrenzungssystem 14 zwischen dem Anschlagteil 5 vorgesehen. Dieses ist aus der zu der Federeinrichtung 7 seriell geschalteten Federeinrichtung 15 und der zu der Federeinrichtung 15 parallel geschalteten Reibeinrichtung 16 gebildet. Dabei ist zwischen den Federeinrichtungen 7, 15 das zusätzliche, schwimmend vorgesehene Anschlagteil 17 vorgesehen. Demzufolge sind die Reibeinrichtung 16 und die Federeinrichtung 15 zwischen den Anschlagteilen 5, 17 und die Federeinrichtung 7 zwischen den Anschlagteilen 6, 17 angeordnet.
Bei einer Relativbewegung der Reibfläche 10 der Reibkomponente 3 gegenüber dem fest angeordneten Anschlagteil 5 der Reibkomponente 2 verbleibt der Reibkörper 8 zunächst in Haftreibungseingriff mit der in Richtung des Pfeils 11 um die Achsen 12 verdrehten Reibfläche 10, wobei die Federeinrichtung 7 komprimiert wird. Das Reibmoment der Reibeinrichtung 16 ist dabei so hoch, dass die Federeinrichtung 15 überbrückt wird. Entsprechend dem Übergang von Haftreibung in Gleitreibung der Vorrichtung 101 der 1 bauen sich Schwingungen geringer Amplitude auf. Neigen die Schwingungen zum Aufschaukeln, erhöht sich die Amplitude der Schwingungen und damit die auf die Reibeinrichtung 16 wirksame Federkraft der Federeinrichtung 7, so dass die Reibeinrichtung 16 unter Kompression der Federeinrichtung 15 ausgelenkt wird. Bei der Rückbewegung wird durch den dämpfenden Effekt des Schwingungsbegrenzungssystems 14 die Gegenamplitude gegen die Laufrichtung der Reibfläche 10 verringert, so dass im folgenden Zeitverlauf die Amplituden des Reibsystems 4 verringert werden.
4 zeigt die der Vorrichtung 1 der 2 in ihrer Funktion ähnliche, mechanisch verändert ausgebildete Vorrichtung 1a mit dem Schwingungsbegrenzungssystem 14a. Die Reibeinrichtung 16a ist hierbei aus zwei an dem Anschlagteil 5a verlagerbar oder in sich elastischen Scheibenteilen 18 gebildet, die an deren dem Anschlagteil 5a entgegengesetzten Enden umgelegt sind und mit dem Konuswinkel α versehene Reibflächen 19 ausbilden, in die der Reibkörper 20 mittels komplementär zu den Reibflächen 19 ausgebildeten Reibflächen 21 mittels der Federeinrichtung 7a eingespannt ist. Die beiden Scheibenteile 18 werden mittels der als Zugfeder ausgebildeten Federeinrichtung 15a gegen den Reibkörper 20 vorgespannt. Neben der Federkapazität der Federeinrichtung 15a kann das Reibmoment der Reibeinrichtung durch Einstellung des Konuswinkels α anwendungsspezifisch ausgelegt werden.
5 zeigt die Vorrichtung 1b mit gegenüber der Vorrichtung 1a der 4 abgeändertem Schwingungsbegrenzungssystem 14b. Um ein umformtechnisch anspruchsvolles Umlegen der Scheibenteile 18b zur Darstellung der Reibflächen 19b zu vermeiden, sind die Scheibenteile 18b mit Rücksprüngen 22 versehen, so dass die Reibflächen 19b durch Umformen der Endseiten dieser nach außen um den Konuswinkel α dargestellt werden.
Die 6 zeigt das für die Vorrichtungen 1, 1a, 1b repräsentative Diagramm 13, in dem die Schwingungsamplitude A gegen die Zeit in willkürlichen Einheiten aufgetragen ist. Verglichen mit der in Diagramm 113 dargestellten, nicht mit einem Schwingungsbegrenzungssystem 14, 14a, 14b der 3, 4, 5 ausgerüsteten Vorrichtung 1 verringern sich durch Schwingungsdämpfung die Amplituden ausgehend vom Anfangszustand mit zunehmender Zeit t. Desweiteren kann die maximale Schwingungsamplitude A_max der nicht begrenzten Vorrichtung 1 um einen Faktor von ca. 20 unterschritten werden, so dass eine Rupfanregung der Vorrichtungen 1, 1a, 1b praktisch nicht mehr wahrnehmbar ist.
Die 7 bis 12 zeigen praktische Ausführungsformen der Vorrichtungen 1, 1a, 1b, welche in einen Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise in einer Kupplungsscheibe integriert sind. Hierbei zeigen die 7 eine Ansicht, die 8 einen Teilschnitt längs der Drehachse d und die 9 einen Schnitt durch eine der Schraubenfedern 24 der Federeinrichtung 7c des Drehschwingungsdämpfers 23 in der Zusammenschau.
Der Drehschwingungsdämpfer 23 ist hierbei in eine Kupplungsscheibe integriert, die Vorrichtung 1c erstreckt sich dabei über die nur angedeuteten, ringförmigen Reibbeläge 25 auf die zugehörige Reibungskupplung aus, welche die in den Vorrichtungen 1, 1a, 1b der 3 bis 5 dargestellte Reibkomponente 4 bildet. Die Reibkomponente 3 ist durch den Drehschwingungsdämpfer 23 gebildet. Dieser enthält die Anschlagteile 5c, 6c, welche entgegen der Wirkung der über den Umfang verteilten Schraubenfedern 24 der Federeinrichtung 7c relativ und begrenzt gegeneinander um die Drehachse d verdrehbar sind. Das Anschlagteil 5c ist dabei aus zwei axial beabstandeten, mittels den Befestigungsmitteln 26 miteinander verbundenen Scheibenteilen 27 gebildet, welche das Scheibenteil 28 des Anschlagteils 6c zwischen sich aufnehmen. Das Anschlagteilteil 6c ist dabei mittels einer nicht dargestellten Nabe mit einer Getriebeeingangswelle oder dergleichen drehschlüssig verbunden.
Das Schwingungsbegrenzungssystem 14c ist in den Drehschwingungsdämpfer 23 integriert. Hierzu sind zwischen den Anschlägen 29 der Scheibenteile 27 und den Schraubenfedern 24 die Reibkörper 20c eingebracht, deren konisch ausgebildeten Reibflächen 21c einen Reibeingriff mit den komplementär konisch aufgeweiteten Scheibenteilen 27 und damit die Reibeinrichtung 16c bilden. Die Scheibenteile 27 sind axial mit einer begrenzten Steifigkeit, also elastisch ausgebildet und gegen die Reibflächen 21c vorgespannt, so dass sie entsprechend der Federeinrichtung 15a der 4 die schematisch angedeutete Federeinrichtung 15c bilden. Insoweit ist im Sinne der Erfindung die Federeinrichtung 15c parallel zur Reibeinrichtung 16c und seriell zur Federeinrichtung 7c angeordnet.
Treten zwischen den Reibbelägen 25 und den Gegenreibflächen der Reibungskupplung Rupfschwingungen auf, werden die mit der Amplitude der Rupfschwingungen modulierten Scheibenteile 27 mittels des Schwingungsbegrenzungssystems 14c gedämpft, indem die Scheibenteile 27 elastisch gegen die Wirkung der Federeinrichtung 15c in Form der elastischen Scheibenteile 27 erweitert werden und die Reibkörper 20c gegenüber den konischen Reibflächen 19c der Scheibenteile 27 in Gleitreibung übergehen und die Amplitude der Rupfschwingungen dämpfen. Im Übrigen sind die Reibkörper 20c mittels Haftreibung fest in den Scheibenteilen 27 aufgenommen.
Die 10, 11, 12 zeigen entsprechend den 7 bis 9 in Zusammenschau den gegenüber dem Drehschwingungsdämpfer 23 leicht abgeänderten Drehschwingungsdämpfer 23d und die Vorrichtung 1d. In Abänderung zum Drehschwingungsdämpfer 23 sind die Reibkörper 20d gegenüber den Scheibenteilen 27d im Wesentlichen plan abgestützt, so dass deren Steifigkeit unabhängig von der Ausbildung des Schwingungsbegrenzungssystems 14d ausgebildet werden kann. Diese wird zwischen den Schraubenfedern 24d der Federeinrichtung 7d und den Reibkörpern 20d vorgesehen. Hierzu greifen die konisch ausgebildeten Reibflächen 21d der Reibkörper 20d axial in die Innenräume der Schraubenfedern 24d ein und werden zumindest von deren Endwindung 30 radial vorgespannt. Die Schraubenfeder 24d liegt dabei unter Vorspannung an den Reibflächen 21d an. Treten Rupfschwingungen auf, wird die Vorspannung der Schraubenfedern 24d durch radiale Bewegung geändert, so dass sich die Reibkörper 20d und die Schraubenfedern 24d gegeneinander reibgesteuert verlagern. In diesem Sinne sind die Schraubenfedern 24d zugleich als Federeinrichtung 15d wirksam und steuern den Reibeingriff auf die Reibkörper 20d.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
1a: Vorrichtung
1b: Vorrichtung
1c: Vorrichtung
1d: Vorrichtung
2: Reibkomponente
3: Reibkomponente
4: Reibsystem
5: Anschlagteil
5a: Anschlagteil
5c: Anschlagteil
6: Anschlagteil
6c: Anschlagteil
7: Federeinrichtung
7a: Federeinrichtung
7c: Federeinrichtung
7d: Federeinrichtung
8: Reibkörper
9: Reibfläche
10: Reibfläche
11: Pfeil
12: Achse
13: Diagramm
14: Schwingungsbegrenzungssystem
14a: Schwingungsbegrenzungssystem
14b: Schwingungsbegrenzungssystem
14c: Schwingungsbegrenzungssystem
14d: Schwingungsbegrenzungssystem
15: Federeinrichtung
15a: Federeinrichtung
15c: Federeinrichtung
15d: Federeinrichtung
16: Reibeinrichtung
16a: Reibeinrichtung
16c: Reibeinrichtung
17: Anschlagteil
18: Scheibenteil
18b: Scheibenteil
19: Reibfläche
19b: Reibfläche
19c: Reibfläche
20: Reibkörper
20c: Reibkörper
20d: Reibkörper
21: Reibfläche
21c: Reibfläche
21d: Reibfläche
22: Rücksprung
23: Drehschwingungsdämpfer
23d: Drehschwingungsdämpfer
24: Schraubenfeder
24d: Schraubenfeder
25: Reibbelag
26: Befestigungsmittel
27: Scheibenteil
27d: Scheibenteil
28: Scheibenteil
29: Anschlag
30: Endwindung
101: Vorrichtung
102: Reibkomponente
103: Reibkomponente
104: Reibsystem
105: Anschlagteil
106: Anschlagteil
107: Federeinrichtung
108: Reibkörper
109: Reibfläche
110: Reibfläche
111: Pfeil
112: Achse
113: Diagramm
A: Schwingungsamplitude
A_max: maximale Schwingungsamplitude
F: Normalkraft
d: Drehachse
t: Zeit
α: Konuswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008053377 A1 [0003]
DE 3723015 A1 [0003]
EP 1540210 A1 [0005]
WO 2003/081085 A2 [0005]

Claims

Vorrichtung (1, 1a, 1b, 1c, 1d) zur Begrenzung einer Schwingungsamplitude (A) eines dynamischen, eine Relativbewegung zwischen zwei mit einer Normalkraft (F) gegeneinander beaufschlagten Reibkomponenten (2, 3) einstellenden Reibsystems (4) mit einer einer Reibkomponente (2) zugeordneten, in Richtung der Relativbewegung wirksamen, zwischen zwei Anschlagteilen (5, 5a, 5c, 6, 6c) angeordneten ersten Federeinrichtung (7, 7a, 7c) mit einer ersten Federkapazität, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Anschlagteil (5, 5a, 5c, 6, 6c) der ersten Federeinrichtung (7, 7a, 7c) und der ersten Federeinrichtung (7, 7a, 7c) ein Schwingungsbegrenzungssystem (14, 14a, 14b, 14c, 14d) angeordnet ist.
Vorrichtung (1, 1a, 1b, 1c, 1d) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsbegrenzungssystem (14, 14a, 14b, 14c, 14d) aus einer zweiten, seriell zur ersten Federeinrichtung (7, 7a, 7c) geschalteten Federeinrichtung (15, 15a, 15c, 15d) und einer zu dieser parallel angeordneten Reibeinrichtung (16, 16a, 16c) gebildet ist.
Vorrichtung (1, 1a, 1b, 1c, 1d) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bis zu einer vorgegebenen Schwingungsamplitude die zweite Federeinrichtung (15, 15a, 15c, 15d) mittels eines vorgegebenen Reibmoments der Reibeinrichtung (16, 16a, 16c) überbrückt ist.
Vorrichtung (1a, 1b, 1c) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibeinrichtung (16a, 16c) an der ersten Federeinrichtung (7a, 7c, 7d) angeordnet ist und keilförmig ausgebildete Reibflächen (19b, 19c) eines Anschlagteils (5a, 5c) von der zweiten Federeinrichtung (15a, 15c) gegen einen komplementär ausgebildeten Reibkörper (20, 20c, 20d) der Reibeinrichtung (16a, 16c) vorgespannt sind.
Vorrichtung (1a, 1b, 1c) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Konuswinkels (α) der Reibflächen (19b, 19c) ein von der Federkapazität der zweiten Federeinrichtung (15a, 15c) abhängig auszubildendes Reibmoment der Reibeinrichtung (16a, 16c) einstellbar ist.
Vorrichtung (1, 1a, 1b, 1c, 1d) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reibkraft der Reibeinrichtung (16, 16a, 16c) proportional zu einer Federkraft der zweiten Federeinrichtung (15, 15a, 15c, 15d) ist.
Vorrichtung (1c, 1d) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Reibkomponenten um eine gemeinsame Drehachse (d) entgegen der Wirkung der ersten Federeinrichtung (7c, 7d) gegeneinander begrenzt verdrehbar sind und die Relativbewegung eine Kreisbewegung ist.
Vorrichtung (1c, 1d) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Federeinrichtung (7c, 7d) aus über den Umfang verteilten, jeweils von einem als zumindest ein Scheibenteil (27, 28) enthaltendes Anschlagteil (5c, 6c) beaufschlagten Schraubenfedern (24, 24d) gebildet ist.
Vorrichtung (1c, 1d) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Scheibenteil (28) eines Anschlagteils (6c) von zwei Scheibenteilen (27) des anderen Anschlagteils (5c) flankierend angeordnet ist.
Vorrichtung (1c) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibeinrichtung (16c) aus jeweils zwischen den Schraubenfedern (24) und gegenüber den flankierenden Scheibenteilen (27) konisch eingespannten Reibkörpern (20c) gebildet ist, wobei eine begrenzte Steifigkeit der Scheibenteile (27) gegenüber den Reibkörpern (20c) die Federkapazität der zweiten Federeinrichtung (15c) bildet.
Vorrichtung (1d) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibeinrichtung aus zwischen einem Anschlagteil und gegenüber den Schraubenfedern (24d) konisch verspannten Reibkörpern (20d) gebildet ist, wobei eine radiale Aufweitung der Schraubenfedern (24d) die Federkapazität der zweiten Federeinrichtung (15d) bildet.
Reibungskupplung mit einem drehangetriebenen Eingangsteil und einem ein mittels einer Normalkraft (F) gesteuertes Reibmoment übertragenden Ausgangsteil mit einer Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 11.