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Title:
TORSIONAL VIBRATION DAMPER HAVING A CENTRIFUGAL PENDULUM ABSORBER AND PRE-DAMPER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/043363
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a torsional vibration damper (1) in the form of a dual-mass flywheel having a primary part (2) and a secondary part (3) which are rotatable about a rotational axis and can be twisted relative to one another and which are connected via a damping device (4) that includes bent springs, wherein the bent springs are supported with one end on stops of the primary part (2) and with a further end on flange wings (7) of a support flange (5) associated with the secondary part (3), to which support flange pendulum masses (22) of a centrifugal pendulum absorber (25) are fastened and are arranged so as to be movable on either side, and the torsional vibration damper (1) includes, in a manner circumferentially spaced apart from the pendulum masses (22), a pre-damper (10) connected to the support flange (5).

Inventors:
STRASSER PASCAL (FR)
BAHRMANN CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2020/100700
Publication Date:
March 11, 2021
Filing Date:
August 13, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F16F15/134; F16F15/123; F16F15/14
Domestic Patent References:
WO2018210378A12018-11-22
Foreign References:
DE102014219271A12016-03-24
DE102017109439A12018-11-08
DE102014211603A12015-12-17
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Claims:
Patentansprüche

1 . Drehschwingungsdämpfer (1 ), ausgeführt als ein Zweimassenschwungrad mit einem Primärteil (2) und einem Sekundärteil (3), die um eine Drehachse dreh bar und relativ zueinander verdrehbar sind und die über eine Bogenfedern ein schließende Dämpfungseinrichtung (4) verbunden sind, wobei die Bogenfedern mit einem Ende an Anschlägen des Primärteils (2) und mit einem weiteren En de an Flanschflügeln (7) eines dem Sekundärteil (3) zugeordneten Trägerflan sches (5) abgestützt sind, an dem beidseitig beweglich angeordnete Pendel massen (22) eines Fliehkraftpendels (25) befestigt sind, dadurch gekennzeich net, dass der Drehschwingungsdämpfer (1 ) umfangsseitig beabstandet zu den Pendelmassen (22) einen mit dem Trägerflansch (5) verbundenen Vordämpfer (10) einschließt.

2. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vordämpfer (10) zwei an dem Trägerflansch (5) geführte Seitenscheiben (8, 9) umfasst, wobei über Druckfedern (16) die Seitenscheiben (8, 9) mit dem Träger flansch (5) kraftschlüssig verbunden sind.

3. Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedern (16) in korrespondierend angeordnete Fe derfenster (13, 14) der Seitenscheiben (8, 9) und Federfenster (15) des Träger flansches (5) eingesetzt sind.

4. Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Seitenscheibe (8, 9) ein Reibring (17, 18) zugeordnet ist, wobei der Reibring (17) unmittelbar an dem Primärteil (2) und der Reibring (18) über eine Tellerfeder (19) mittelbar an einem Primärteildeckel (20) abgestützt ist. 5. Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenscheiben (8, 9) über Stufenbolzen (11) verbun den sind, die spielbehaftet in bogenförmige Aussparungen (12) des Trägerflan sches (5) eingreifen.

6. Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedern (16) des Vordämpfers (10) übereinstim mend mit den Flügelflanschen (7) um 180° zueinander versetzt in dem Träger flansches (5) positioniert sind.

7. Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenscheiben (8, 9) zur Aufnahme der an dem Trä gerflansch (5) beweglich angeordneten Pendelmassen (22) jeweils zwei radial nach innen ausgerichtete Ausnehmungen (21 ) aufweisen.

8. Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenscheiben (8, 9) zur Aufnahme der an dem Trä gerflansch (5) beweglich angeordneten Pendelmassen (22) jeweils zwei radial nach außen ausgerichtete Ausnehmungen (24) aufweisen.

9. Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Seitenscheiben dem Trägerflansch (5) auf jeder Seite zwei Scheibensegmente (26) vorgesehen sind, die längenbegrenzt umfangsseitig beabstandet zwischen den Pendelmassen (22) positioniert sind.

10. Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer (2) mit integriertem Flieh kraftpendel (25) und Vordämpfer (10) für Flybridanwendungen vorgesehen ist..

Description:
Drehschwingungsdämpfer mit Fliehkraftpendel und Vordämpfer

Die Erfindung betrifft einen als Zweimassenschwungrad aufgebauten Drehschwin gungsdämpfer, der in einem Antriebsstrang eines von einer Brennkraftmaschine ange triebenen Kraftfahrzeugs eingesetzt ist, umfassend ein Primärteil und ein Sekundärteil, die um eine Drehachse drehbar und relativ zueinander verdrehbar sind und die über ei ne Bogenfedern einschließende Dämpfungseinrichtung verbunden sind, wobei die Bo genfedern mit einem Ende an Anschlägen des Primärteils und mit einem weiteren Ende an Flanschflügeln eines dem Sekundärteil zugeordneten Trägerflansches abgestützt sind, an dem weiterhin beidseitig beweglich angeordnete Pendelmassen eines Flieh kraftpendels befestigt sind.

Es ist bekannt, als Zweimassenschwungrad aufgebaute Drehschwingungsdämpfer zur Dämpfung von Drehschwingungen in Antriebssträngen von brennkraftmaschinengetrie benen Kraftfahrzeugen einzusetzen. Auslöser von Drehschwingungen ist die periodische Taktung der Flubkolbenbrennkraftmaschine, die in Kombination mit der Zylinderzündfol ge zu einer Drehungleichförmigkeit der Kurbelwelle führt. Aufgrund der Verbrennungs vorgänge der Brennkraftmaschine stellt sich eine Drehungleichförmigkeit ein, die auf den Antriebsstrang des Fahrzeugs übertragen Komforteinbußen verursacht. Eine Dämpfung der von der Brennkraftmaschine ausgehenden Schwingungen verbessert den Fahrkom fort.

In der DE 102014211 603 A1 ist ein als Zweimassenschwungrad aufgebauter Dreh schwingungsdämpfer gezeigt, der ein Primärteil und ein Sekundärteil umfasst, die über eine Federdämpfungseinrichtung, auch Bogenfederanordnung genannt, verbunden und relativ zueinander verdrehbar sind. Das mehrteilige Sekundärteil schließt einen mit der Federdämpferanordnung zusammenwirkenden Trägerflansch sowie einen auch Ab triebsnabe genannten Abtriebsflansch ein. Weiterhin umfasst das Zweimassenschwung rad ein mit dem Sekundärteil verbundenes Flieh kraftpendel, wobei beidseitig von dem Trägerflansch Pendelmassen beweglich angeordnet sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen funktional verbesserten erhöhte, Isolati onsanforderungen erfüllenden Drehschwingungsdämpfer mit Fliehkraftpendel bereitzu stellen, der geräuschgedämpft, vor Überlast geschützt sowie einfach aufgebaut und kos tengünstig herstellbar ist.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen die Merkmale des An spruchs 1 einschließenden Drehschwingungsdämpfer gelöst. Bevorzugte Ausgestaltun gen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, an dem Drehschwingungsdämpfer umfangsseitig be- abstandet zu den Pendelmassen positionierte, mit dem Trägerflansch verbundene, rei bungsfreie Vordämpfer vorzusehen.

Der in dem bevorzugt als HK-Dämpfer ausgeführten Drehschwingungsdämpfer ergän zend zu dem Fliehkraftpendel integrierte Vordämpfer bietet einen wichtigen Baustein zum Schutz des Fliehkraftpendels vor einer Überlast. Weiterhin unterbindet der integrier te, weitestgehend reibungsfreie, zumindest reibungsarme Vordämpfer wirksam eine Ge räuschentwicklung des Fliehkraftpendels.

Das erfindungsgemäße Konzept verhindert damit beispielsweise wirksam ein Verzah nungsklappern und oder bei einer Flybridanwendung des Drehschwingungsdämpfers ein Leerlaufrasseln beim Laden der Batterie während eines Anstiegs oder Abfalls des Drehmomentes der Brennkraftmaschine.

Dabei ist der Vordämpfer zur Erzielung einer verbesserten, optimierten Isolation so kon struiert, dass dieser unabhängig von der Grundreibung des Dämpfers eine Kennlinie mit einer möglichst flachen Steigung aufweist. Gleichzeitig erfüllt die Erfindung geforderte Isolationstargets und bietet einen wirksamen Schutz gegen Übermomente. Dabei ist der Vordämpfer zur Erzielung einer verbesserten, optimierten Isolation so kon struiert, dass dieser unabhängig von der Grundreibung des Dämpfers eine Kennlinie mit einer möglichst flachen Steigung aufweist. Gleichzeitig stellt sich durch die Erfindung ein optimierter, höherer Isolationsgrad ein, der steigende Isolationsanforderungen bzw. ge forderte Isolationstargets hinsichtlich NVFI (Noise, Vibration, Flarshness) für Dreh schwingungsdämpfer allgemein und speziell für Flybrid-Anwendungen erfüllt. Damit ver bunden reduzieren sich die hör- oder spürbaren Schwingungen in Kraftfahrzeugen, wodurch sich der Komfort entscheidend verbessert. Der einfach aufgebaute, kosten günstig realisierbare Vordämpfer ist vorteilhaft geschützt und bauraumoptimiert innerhalb des vorhandenen Bauraums von dem Drehschwingungsdämpfer integriert.

Ein bevorzugter konstruktiver Aufbau sieht vor, dass der Vordämpfer einen zwischen zwei beabstandeten Seitenscheiben geführten Trägerflansch einschließt, der über um fangsverteilt angeordnete Druckfedern kraftschlüssig mit seitlich dem Trägerflansch zu geordneten Seitenscheiben verbunden ist. Die vorzugsweise als Schraubendruckfedern ausgeführten Druckfedern sind dabei in Federfenstern der Seitenscheiben und des Trä gerflansches eingesetzt und abgestützt. Der Durchmesser der Druckfedern übertrifft da bei die Breite der zusammengefügten Bauteile Trägerflansch und Seitenscheiben. Die Federfenster sind in dem scheibenartig gestalteten Trägerflansch jeweils so angeordnet, dass sich im Bereich der Federfenster radial innenseitig ein relativ breiter Kraftrand ein stellt. Weiterhin ist vorgesehen, dass jeder Seitenscheibe des Vordämpfers ein Reibring zugeordnet ist. Ein erster Reibring ist dabei unmittelbar an dem Primärteil und ein weite rer Reibring mittelbar über eine zugehörige Tellerfeder an einem Primärteildeckel axial vorgespannt positioniert und gleichzeitig radial geführt. Aufgrund dieser Reibringanord nung ist der auch Fettraum genannte, zur Aufnahme der Bogenfedern bestimmte Bau raum der Dämpfungseinrichtung abgedichtet.

In dem auch Normallastbetrieb genannten Betriebszustand des Drehschwingungsdämp fers verdrehen sich das Primärteil und das Sekundärteil relativ zueinander entgegen der Wirkung von den Bogenfedern der Dämpfungseinrichtung um die Drehachse des Dreh schwingungsdämpfers. Dagegen ist bei geringen Lasten der Vordämpfer wirksam, des sen Druckfederkennlinie klein bzw. flach ausgelegt ist gegenüber der Kennlinie von den Bogenfedern der Dämpfungseinrichtung. Folglich werden bei geringen bzw. kleinen an liegenden Drehmomenten die Bogenfedern nicht komprimiert, während sich zwischen dem Trägerflansch und den Seitenscheiben die Wirkung des Vordämpfers entfaltet.

Die beidseitig an dem Trägerflansch geführten Seitenscheiben des Vordämpfers sind über Stufenbolzen axial beabstandet verbunden. Die bevorzugt vernieteten Stufenbolzen greifen ebenfalls spielbehaftet in bogenförmige Aussparungen des Trägerflansches ein, wodurch die Seitenscheiben gleichzeitig gegenüber dem Trägerflansch radial geführt sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Druckfedern des Vordämpfers übereinstimmend mit den Flügelflanschen in dem Trägerflansch zu po sitionieren. Dadurch stellt sich eine um 180° zueinander versetzte Einbaulage der Druck federn ein.

Weiterhin ermöglicht die Erfindung eine unterschiedliche Gestaltung der für den Vor dämpfer bestimmten Seitenscheiben. Gemäß einer ersten Variante weisen die Seiten scheiben jeweils zwei radial nach innen ausgerichtete Ausnehmungen auf. Diese Aus nehmungen erstecken sich über eine Länge, die eine ungehinderte Bewegung der an dem Trägerflansch angeordneten Pendelmassen im Betriebszustand des Drehschwin gungsdämpfers zulässt. Bei dieser Gestaltung der Seitenscheiben verbindet ein relativ schmaler Steg die Zonen der Seitenscheiben, in denen die Federfenstern eingebracht sind, wobei jeder Steg gleichzeitig eine Pendelmasse außenseitig radial beabstandet umschließt. Alternativ dazu bietet es sich an, Seitenscheiben mit jeweils zwei radial nach außen gerichteten Ausnehmungen zu versehen, so dass die Pendelmassen radial nach außen versetzt zu Seitenscheibenstegen positioniert sind.

Als Seitenscheiben können dem Vordämpfer außerdem Scheibensegmente zugeordnet werden, wobei jeweils zwei Scheibensegmente an jeder Seite dem Trägerflansch beab standet zwischen den Pendelmassen positioniert sind. Die durch Stufenbolzen verbun- denen, umfangsseitig längenbegrenzten Scheibensegmente sind lokal im Bereich der Federfenstern bzw. der Flanschflügel von dem Trägerflansch angeordnet.

Der erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfer mit Fliehkraftpendel und integriertem Vordämpfer eignet sich für Hybridanwendungen und ist vorzugsweise als DK- Hybriddämpfer ausgelegt. Dabei ist der verfügbare Bauraum bzw. sind die Einbauver hältnisse für den Kraftfahrzeugantrieb durch Umgebungsbauteile wie beispielsweise Elektromotor und Doppelkupplung beeinflusst. Weiterhin eignet sich der erfindungsge mäße Drehschwingungsdämpfer für PKW-Antriebsstränge mit besonderen Anforderun gen hinsichtlich einer Leerlaufisolation sowie für serielle, seriell-parallele und/oder leis tungsverzweigte Hybridanwendungen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in sechs Figuren gezeigten Ausführungs beispielen näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die in den Figuren ge zeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es zeigt:

Fig. 1 : in einem Teilschnitt einen erfindungsgemäß aufgebauten Drehschwingungs dämpfer in einer Perspektive;

Fig. 2: einen Ausschnitt des Drehschwingungsdämpfers gemäß Fig. 1 mit weiteren Details des Vordämpfers;

Fig. 3: das Fliehkraftpendel des Drehschwingungsdämpfers sowie den Vordämpfer in einer ersten Variante;

Fig. 4: das Fliehkraftpendel des Drehschwingungsdämpfers sowie eine zweite Vari ante des Vordämpfers; Fig. 5: das Fliehkraftpendel des Drehschwingungsdämpfers sowie eine dritte Varian te des Vordämpfers;

Fig. 6: in einer Einzelteilzeichnung den Trägerflansch des Drehschwingungsdämp fers.

Die Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt von einem erfindungsgemäß als Zweimassenschwung rad aufgebauten Drehschwingungsdämpfer 1 , der beispielsweise in einem für eine Hyb ridanwendung bestimmten Antriebsstrang (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs ersetz bar ist. In dem Drehschwingungsdämpfer 1 ist ein Vordämpfer sowie ein Fliehkraftpendel integriert. Der Drehschwingungsdämpfer 1 ist antriebsseitig ist mit einer Brennkraftma schine und abtriebsseitig mit einer Welle oder einer Kupplung verbunden. Der auch Tor sionsdämpfer genannte Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst auf der zur Brennkraftma schine gerichteten Seite ein auch Eingangsteil genanntes Primärteil 2 und abtriebsseitig ein auch Ausgangsteil genanntes Sekundärteil 3, die um eine Drehachse gemeinsam drehbar und relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind. Dabei sind das Primärteil 2 und das Sekundärteil 3 über eine Bogenfedern (nicht gezeigt) einschließende Dämp fungseinrichtung 4 bekannten Aufbaus und bekannter Wirkungsweise verbunden. Die Bogenfedern sind einerseits an Anschlägen (nicht gezeigt) des Primärteils 2 und ande rerseits an Flanschflügeln 7 von einem Trägerflansch 5 des mehrteiligen Sekundärteils 3 abgestützt. Das Sekundärteil 3 schließt zentrisch weiterhin eine beispielsweise mit einer Abtriebswelle verbundene Abtriebsnabe 6 ein, die an dem Trägerflansch 5 drehfixiert be festigt ist.

Radial unterhalb der Dämpfungseinrichtung 4 ist innerhalb des Drehschwingungsdämp fers 1 ein mit dem Trägerflansch 5 verbundener Vordämpfer 10 integriert, der u. a. beid seitig von dem Trägerflansch 5 geführte Seitenscheiben 8, 9 umfasst, die über Stufen bolzen 11 (gezeigt in Fig. 2) miteinander verbunden sind, welche in bogenförmige Aus sparungen 12 (gezeigt in Fig. 2) des Trägerflansches 5 eingepasst sind und damit eine radiale Führung der Seitenscheiben 8, 9 bewirken. Weiterhin umfasst der Vordämpfer 10 umfangsverteilt in Federfenster 13, 14 der Seitenscheiben 8, 9 und Federfenster 15 des Trägerflansches 5 aufgenommene, als Schraubendruckfedern ausgeführte Druckfedern 16, die im Betriebszustand von dem Trägerflansch 5 in Umfangsrichtung beaufschlagt werden. Jeder Seitenscheibe 8, 9 ist axial außenseitig ein Reibring 17, 18 zugeordnet, wobei mittels einer Tellerfeder 19 der Reibring 17 und folglich der Trägerflansch 5 axial vorgespannt positioniert ist. Der Reibring 17 ist unmittelbar an dem Primärteil 2 und der Reibring 18 mittelbar über die Tellerfeder 19 an einem Primärteildeckel 20 abgestützt, so dass sich über die Reibringe 17, 18 eine Grundreibung zwischen dem Primärteil 2 und dem Sekundärteil 3 einstellt. Einen Arbeitsbereich des Vordämpfers 10 kann ein Frei winkel (nicht gezeigt) definieren, der mit dem Trägerflansch 5 in die für die Druckfedern 16 bestimmten Federfenstern 13, 14 eingreift.

Im Betriebszustand des Drehschwingungsdämpfers 1 verdrehen sich das Primärteil 2 und das Sekundärteil 3 entgegen der Wirkung von den Bogenfedern der Dämpfungsein richtung 4 um die Drehachse des Drehschwingungsdämpfers 1 , dagegen ist bei gerin gen Lasten der Vordämpfer 10 wirksam. Die Kennlinie der Druckfedern 16 ist klein bzw. flach gegenüber der Bogenfederkennlinie der Dämpfungseinrichtung 4, so dass bei an liegenden kleinen Drehmomenten die Bogenfedern nicht komprimiert werden, dagegen entfaltet sich zwischen dem Trägerflansch 5 und den Seitenscheiben 8, 9 die Wirkung des Vordämpfers 10. Hierbei tritt lediglich eine Relativverlagerung zwischen den Seiten scheiben 8, 9 und dem Trägerflansch 5 auf, so dass aufgrund der Wirkung des Vor dämpfers 10 eine Grundreibung zwischen dem Primärteil 2 und dem Sekundärteil 3 un wirksam ist.

In den Fig. 2 bis Fig. 5 sind Details des Drehschwingungsdämpfers 1 gezeigt, die unter schiedlich aufgebaute Vordämpfer 10 in Kombination mit einem Fliehkraftpendel 25 zei gen.

Gemäß Fig. 2 und Fig. 3 weist die Seitenscheibe 9 zwei radial nach innen ausgerichtete Ausnehmungen 21 auf, die zur Aufnahme von Pendelmassen 22 (gezeigt in Fig. 3) eines Fliehkraftpendels 25 bestimmt sind. Die zugehörige weitere Seitenscheibe 8 des Vor dämpfers ist übereinstimmend gestaltet. Im Bereich der Ausnehmungen 21 bilden die Seitenscheiben 9 relativ schmale Stege 23, welche die jeweilige Pendelmasse 22 au ßenseitig radial beabstandet umschließt. In der Fig. 4 ist die Seitenscheibe 9 mit zwei radial nach außen ausgerichteten Ausnehmungen 24 abgebildet, so dass sich ein Steg 27 einstellt. Gemäß der Fig. 5 werden die Seitenscheiben durch Scheibensegmente 26 gebildet, welche lokal an dem Trägerflansch 5 im Bereich der Flanschflügel 7 zwischen den Pendelmassen 22 positioniert sind.

In der Fig. 6 ist der Trägerflansch 5 in einer Einzelteilzeichnung gezeigt, der überein stimmend mit der Lage der Flanschflügel 7 jeweils ein Federfenster 15 für die Druckfeder 16 aufweist, dem beidseitig eine bogenförmig verlaufende Aussparung 12 für die Stu fenbolzen 11 der Seitenscheiben 8, 9 zugeordnet ist.

Bezuqszeichenliste Drehschwingungsdämpfer Primärteil Sekundärteil Dämpfungseinrichtung Trägerflansch Abtriebsnabe Flanschflügel Seitenscheibe Seitenscheibe Vordämpfer Stufenbolzen Aussparung Federfenster (Seitenscheibe) Federfenster (Seitenscheibe) Federfenster (Trägerflansch) Druckfeder Reibring Reibring Tellerfeder Primärteildeckel Ausnehmung Pendelmasse Steg Ausnehmung Fliehkraftpendel Scheibensegment Steg