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Title:
TORSIONAL VIBRATION DAMPING ASSEMBLY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/165163
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a torsional vibration damping assembly comprising a deflection mass carrier (12) capable of rotation about a rotational axis (A) and deflection masses (20) mounted following one another in the circumferential direction on the deflection mass carrier (12) and deflectable from a basic relative position, wherein the radial position of the deflection masses (20) with respect to the rotational axis (A) changes on deflection from the basic relative position, with each deflection mass (20) being mounted deflectably in both circumferential directions from the basic relative position by means of coupling formations (22) on the deflection mass carrier (12), with a resiliently deformable stop formation (36) being provided and assigned to each deflection mass (20) to halt the deflection movement of the deflection mass (20) once a stop deflection (AA) has been reached, with the resiliently deformable stop formation (36) comprising a resilient stop material (40) which is fixedly mounted with respect to the deflection mass carrier (12), with the following ratio R being applicable in the assignment to each deflection mass (20): R = VE/E wherein VE is an effective stop material volume assigned to a deflection mass (20) on reaching the stop deflection (AA) by deformation of the resilient stop material (40) and E is an impact metric relative to the kinetic energy of a deflection mass (20) on reaching the stop deflection (AA), and wherein the following applies for the ratio R: 0.15 x 10-3 m2/kg ≤ R ≤ 0.6 x 10-3 m2/kg.

Inventors:
SIEMENS KYRILL (DE)
BENDER JÖRG (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/053459
Publication Date:
August 20, 2020
Filing Date:
February 11, 2020
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
F16F15/14
Foreign References:
EP2282078A22011-02-09
DE102011086436A12012-06-21
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Claims:
Patentansprüche

1. Drehschwingungsdämpfungsanordnung, insbesondere drehzahladaptiver Til ger, umfassend einen um eine Drehachse (A) drehbaren Auslenkungsmassenträger (12) sowie eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend an dem Aus lenkungsmassenträger (12) aus einer Grund-Relativlage bezüglich diesem auslenk bar getragenen Auslenkungsmassen (20), wobei bei Auslenkung aus der Grund- Relativlage die radiale Lage der Auslenkungsmassen (20) bezüglich der Drehachse (A) sich verändert, wobei die Auslenkungsmassen (20) vermittels Kopplungsformati onen (22) am Auslenkungsmassenträger (12) ausgehend von der Grund-Relativlage in beiden Umfangsrichtungen auslenkbar getragen sind, wobei in Zuordnung zu we nigstens einer, vorzugsweise jeder Auslenkungsmasse (20) eine elastisch verformba re Anschlagformation (36) vorgesehen ist zum Beenden der Auslenkungsbewegung der Auslenkungsmasse (20) nach Erreichen einer Anschlag-Auslenkung (AA), wobei die elastisch verformbare Anschlagformation (36) bezüglich des Auslenkungsmas senträgers (12) fest getragenes, elastisches Anschlagmaterial (40) umfasst, wobei in Zuordnung zu wenigstens einer, vorzugsweise jeder Auslenkungsmasse (20) das Verhältnis R gilt:

R = VE/E wobei VE ein in Zuordnung zu einer Auslenkungsmasse (20) bei Erreichen der An- schlag-Auslenkung (AA) durch Verformung des elastischen Anschlagmaterials (40) wirksames Anschlagmaterialvolumen ist und E eine im Zusammenhang mit der kine tischen Energie einer Auslenkungsmasse (20) bei Erreichen der Anschlag- Auslenkung (AA) stehende Einschlaggröße ist, und wobei für das Verhältnis R gilt:

0,15 x 10 3 m2/kg < R < 0,6 x 103 m2/kg.

2. Drehschwingungsdämpfungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekenn zeichnet, dass für die Einschlaggröße E gilt:

E = Meff x 2 x AA wobei Meff eine effektive Masse einer Auslenkungsmasse (20) ist und AA die An- schlag-Auslenkung einer Auslenkungsmasse (20) bei Auftreten eines Kontakts zwi schen der Auslenkungsmasse (20) und dem Anschlagmaterial (40) bezüglich der Grund-Relativlage der Auslenkungsmasse (20) ist.

3. Drehschwingungsdämpfungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die effektive Masse einer Auslenkungsmasse (20) die Masse der Aus lenkungsmasse (20) ist.

4. Drehschwingungsdämpfungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass für die effektive Masse einer Auslenkungsmasse (20) gilt:

Meff = (PA - pu) x VA wobei PA die Dichte eines Aufbaumaterials der Auslenkungsmasse (20) ist, pu die Dichte eines die Auslenkungsmasse (20) umgebenden Mediums ist und VA das Vo lumen der Auslenkungsmasse (20) ist.

5. Drehschwingungsdämpfungsanordnung nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Anschlag-Auslenkung gilt:

AA = 2 x GB x p x W2/3600 wobei GB ein Bahnradius einer Bewegungsbahn (B) des Massenschwerpunkts (M) der Auslenkungsmasse (20) um ein Massenschwerpunkt-Bewegungszentrum (Z) ist und W2 ein Auslenkungswinkel des Massenschwerpunkts (M) bei Bewegung der Auslen kungsmasse (20) zwischen der Grund-Relativlage der Auslenkungsmasse (20) be züglich des Auslenkungsmassenträgers (12) und der bei Auftreten eines Kontakts zwischen der Auslenkungsmasse (20) und dem Anschlagmaterial (40) vorhandenen Relativlage der Auslenkungsmasse (20) bezüglich des Auslenkungsmassenträgers (12) ist.

6. Drehschwingungsdämpfungsanordnung nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kopplungsformation (20) wenigstens eine Führungsbahn (26) mit radial außen liegendem Führungsbahnscheitel (28) in dem Auslenkungsmassenträger (12), wenigstens eine Führungsbahn (30) mit radial innen liegendem Führungsbahnscheitel (32) in einer der Auslenkungsmassen (20) sowie ein entlang der wenigstens einen Führungsbahn (26) im Auslenkungsmassen träger (20) und der wenigstens einen Führungsbahn (30) in der Auslenkungsmasse (20) bewegbares, vorzugsweise rollenartiges, Kopplungselement (34) umfasst, wobei bei Positionierung der Auslenkungsmasse (20) in der Grund-Relativlage das Kopp lungselement (34) im Führungsbahnscheitel (28) der wenigstens einen Führungs bahn (26) im Auslenkungsmassenträger (12) und im Führungsbahnscheitel (32) der wenigstens einen Führungsbahn (30) in der Auslenkungsmasse (20) positioniert ist.

7. Drehschwingungsdämpfungsanordnung nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Auslenkungsmasse (20) vermittels der dieser zugeordneten Kopplungsformationen (22) derart mit dem Auslenkungsmas senträger (12) gekoppelt ist, dass bei Auslenkung aus der Grund-Relativlage eine Auslenkungsbewegung der Auslenkungsmasse (20) zusammengesetzt ist aus einer translatorischen Radialbewegung in einer Richtung parallel zu einer Radialrichtung bezüglich der Drehachse (A) und einer translatorischen Tangentialbewegung in einer Richtung orthogonal zu einer Radialrichtung bezüglich der Drehachse (A).

8. Drehschwingungsdämpfungsanordnung nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagmaterial (40) mit Elastomerma terial, vorzugsweise AEM, FKM, FINBR oder EPDM aufgebaut ist, oder/und dass das Anschlagmaterial (40) eine Shore A Härte im Bereich von 0,85-0,95, vorzugsweise etwa 0,9, aufweist.

9. Antriebssystem für ein Fahrzeug, umfassend eine Brennkraftmaschine (52) und einen mit der Brennkraftmaschine in Antriebswechselwirkung stehenden An triebsstrang (58) mit wenigstens einer Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche.

Description:
Drehschwingungsdämpfungsanordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung, ins besondere drehzahladaptiver Tilger, umfassend einen um eine Drehachse drehbaren Auslenkungsmassenträger sowie eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinan derfolgend an dem Auslenkungsmassenträger aus einer Grund-Relativlage bezüglich diesem auslenkbar getragenen Auslenkungsmassen, wobei bei Auslenkung aus der Grund-Relativlage die radiale Lage der Auslenkungsmassen bezüglich der Drehach se sich verändert, wobei die Auslenkungsmassen vermittels Kopplungsformationen am Auslenkungsmassenträger ausgehend von der Grund-Relativlage in beiden Um fangsrichtungen auslenkbar getragen sind, wobei in Zuordnung zu wenigstens einer, vorzugsweise jeder Auslenkungsmasse eine elastisch verformbare Anschlagformati on vorgesehen ist zum Beenden der Auslenkungsbewegung der Auslenkungsmasse nach Erreichen einer Anschlag-Auslenkung, wobei die elastisch verformbare An schlagformation bezüglich des Auslenkungsmassenträgers fest getragenes, elasti sches Anschlagmaterial umfasst.

Bei derartigen Drehschwingungsdämpfungsanordnungen werden die Auslenkungs massen durch die im Rotationsbetrieb auftretenden Fliehkräfte bezüglich der Dreh achse nach radial außen und dadurch in ihre Grund-Relativlage bezüglich des Aus lenkungsmassenträgers beaufschlagt. Bei Auftreten von insbesondere periodischen Drehungleichförmigkeit können die Auslenkungsmassen sich im Fliehpotenzial aus gehend aus der Grund-Relativlage nach radial innen bewegen, wobei sie potentielle Energie aufnehmen. Es kann dadurch eine der anregenden Schwingung entgegen wirkende Schwingung der Auslenkungsmaßen aufgebaut werden.

Die Auslegung der Auslenkungsmassen bzw. des diese tragenden Auslenkungs massenträgers ist derart, dass im normalen Rotationsbetrieb, also bei eine Schwin gung bezüglich des Auslenkungsmassenträgers ausführenden Auslenkungsmassen, ein gegenseitiger Kontakt der Auslenkungsmassen mit der diesen zugeordneten und am Auslenkungsmassenträger vorgesehenen, elastisch verformbaren Anschlagfor mation nicht auftritt. Die elastisch verformbare Anschlagformation wird jedoch doch dann wirksam, wenn beispielsweise beim Abstellen einer Brennkraftmaschine und abnehmender Drehzahl auch die auf die Auslenkungsmassen einwirkende und diese nach radial außen belastende Fliehkraft abnimmt. Auch dann, wenn beim Anlassen einer Brennkraftmaschine unter der Wirkung eines Anlassers oder Anlas

ser/Generators eine auch auf den Auslenkungsmassenträger einwirkende sehr star ke Drehbeschleunigung auftritt, welcher mit einsetzender Zündung von der Brenn kraftmaschine abgegebene Drehmomentenstöße überlagert sein können, kann die elastisch verformbaren Anschlagformation wirksam werden, um harte Anschläge und damit auch Beschädigungen im Bereich der Auslenkungsmassen oder am Auslen kungsmassenträger sowie auch Anschlaggeräusche zu vermeiden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehschwingungsdämpfungsan ordnung vorzusehen, welche bei kompakter und zuverlässig wirkender Bauart eine auch bei den im Drehbetrieb maximal zu erwartenden Drehbeschleunigungen die Wirksamkeit einer mit elastisch verformbarem Material aufgebauten Anschlagforma tion im Bereich der elastischen Verformbarkeit derselben gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Drehschwingungsdämp fungsanordnung, insbesondere drehzahladaptiver Tilger, umfassend einen um eine Drehachse drehbaren Auslenkungsmassenträger sowie eine Mehrzahl von in Um fangsrichtung aufeinanderfolgend an dem Auslenkungsmassenträger aus einer Grund-Relativlage bezüglich diesem auslenkbar getragenen Auslenkungsmassen, wobei bei Auslenkung aus der Grund-Relativlage die radiale Lage der Auslenkungs massen bezüglich der Drehachse sich verändert, wobei die Auslenkungsmassen vermittels Kopplungsformationen am Auslenkungsmassenträger ausgehend von der Grund-Relativlage in beiden Umfangsrichtungen auslenkbar getragen sind, wobei in Zuordnung zu wenigstens einer, vorzugsweise jeder Auslenkungsmasse eine elas tisch verformbare Anschlagformation vorgesehen ist zum Beenden der Auslenkungs bewegung der Auslenkungsmasse nach Erreichen einer Anschlag-Auslenkung, wo bei die elastisch verformbare Anschlagformation bezüglich des Auslenkungsmassen trägers fest getragenes, elastisches Anschlagmaterial umfasst, wobei in Zuordnung zu wenigstens einer, vorzugsweise jeder Auslenkungsmasse gilt:

R = VE/E wobei VE ein in Zuordnung zu einer Auslenkungsmasse bei Erreichen der Anschlag- Auslenkung durch Verformung des elastischen Anschlagmaterials wirksames An schlagmaterialvolumen ist und E eine im Zusammenhang mit der kinetischen Energie einer Auslenkungsmasse bei Erreichen der Anschlag-Auslenkung stehende Ein schlaggröße ist, und wobei für das Verhältnis R gilt:

0,15 x 10 3 m 2 /kg < R < 0,6 x 10 3 m 2 /kg.

Mit derartiger Auslegung eines Verhältnisses zwischen der die kinetische Energie beim Erreichen der Anschlag-Auslenkung repräsentierenden bzw. damit in Zusam menhang stehenden Einschlaggröße und dem beim Auftreten eines Kontakts zwi schen einer Auslenkungsmasse und dem Anschlagmaterial zur Verfügung stehenden bzw. zu verformenden Volumen des Anschlagmaterial wird gewährleistet, dass auch bei ungünstigen kinetischen Bedingungen, also bei Auftreffen einer Auslenkungs masse mit sehr hoher bzw. maximal zu erwartender Geschwindigkeit ein ausreichen des Volumen des Anschlagmaterials zur Verfügung gestellt ist, um durch Verformung desselben die Bewegung der Auslenkungsmasse ohne harten Anschlag abzufangen.

Dabei kann gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass für die Einschlaggröße E gilt:

E = Meff x 2 x AA wobei Meff eine effektive Masse einer Auslenkungsmasse ist und AA die Anschlag- Auslenkung einer Auslenkungsmasse bei Auftreten eines Kontakts zwischen der Auslenkungsmasse und dem Anschlagmaterial bezüglich der Grund-Relativlage der Auslenkungsmasse ist. Die Einschlaggröße ist also eine aus dem Impuls einer Aus lenkungsmasse abgeleitete Größe, welche einerseits die Masse bzw. die effektive Masse der Auslenkungsmasse und andererseits den bei einer Auslenkungsbewe gung der Auslenkungsmasse maximal zurücklegbaren Weg berücksichtigt, über wel chen hinweg die Auslenkungsmasse aufgrund der insbesondere auf den Auslen kungsmasseträger einwirkenden Drehbeschleunigung bezüglich des Auslenkungs massenträgers beschleunigt werden kann. Wenn die Auslenkungsmasse sich in Luft bewegt, kann die effektive Masse einer Auslenkungsmasse die Masse der Auslenkungsmasse sein.

Bewegt die Auslenkungsmasse sich in einem Medium mit größerer Dichte, also bei spielsweise in dem Innenraum eines vollständig mit Öl gefüllten hydrodynamischen Drehmomentwandlers, kann unter Berücksichtigung der Dichte des die Auslen kungsmasse umgebenden Mediums für die effektive Masse einer Auslenkungsmasse gelten:

Meff = (PA - pu) X VA wobei PA die Dichte eines Aufbaumaterials der Auslenkungsmasse ist, pu die Dichte eines die Auslenkungsmasse umgebenden Mediums ist und VA das Volumen der Auslenkungsmasse ist.

Ferner kann insbesondere unter Berücksichtigung der nur als Näherung zu betrach tenden Annahme, dass ein Massenschwerpunkt der Auslenkungsmasse sich auf ei ner Kreisbahn bewegt, für die Anschlag-Auslenkung gelten:

AA = 2 x GB x p x W2/360° wobei GB ein Bahnradius einer Bewegungsbahn des Massenschwerpunkts der Aus lenkungsmasse um ein Massenschwerpunkt-Bewegungszentrum ist und W2 ein Aus lenkungswinkel des Massenschwerpunkts bei Bewegung der Auslenkungsmasse zwischen der Grund-Relativlage der Auslenkungsmasse bezüglich des Auslen kungsmassenträgers und der bei Auftreten eines Kontakts zwischen der Auslen kungsmasse und dem Anschlagmaterial vorhandenen Relativlage der Auslenkungs masse bezüglich des Auslenkungsmassenträgers ist.

Bei der erfindungsgemäß aufgebauten Drehschwingungsdämpfungsanordnung kann ferner vorgesehen sein, dass jede Kopplungsformation wenigstens eine Führungs bahn mit radial außen liegendem Führungsbahnscheitel in dem Auslenkungsmassen- träger, wenigstens eine Führungsbahn mit radial innen liegendem Führungsbahn scheitel in einer der Auslenkungsmassen sowie ein entlang der wenigstens einen Führungsbahn im Auslenkungsmassenträger und der wenigstens einen Führungs bahn in der Auslenkungsmasse bewegbares, vorzugsweise rollenartiges, Kopp lungselement umfasst, wobei bei Positionierung der Auslenkungsmasse in der Grund-Relativlage das Kopplungselement im Führungsbahnscheitel der wenigstens einen Führungsbahn im Auslenkungsmassenträger und im Führungsbahnscheitel der wenigstens einen Führungsbahn in der Auslenkungsmasse positioniert ist.

Ferner wird für eine definierte Bewegung der Auslenkungsmasse vorgeschlagen, dass jede Auslenkungsmasse vermittels der dieser zugeordneten Kopplungsformati onen derart mit dem Auslenkungsmassenträger gekoppelt ist, dass bei Auslenkung aus der Grund-Relativlage eine Auslenkungsbewegung der Auslenkungsmasse zu sammengesetzt ist aus einer translatorischen Radialbewegung in einer Richtung pa rallel zu einer Radialrichtung bezüglich der Drehachse und einer translatorischen Tangentialbewegung in einer Richtung orthogonal zu einer Radialrichtung bezüglich der Drehachse.

Das Anschlagmaterial kann bei besonders vorteilhafte Ausgestaltung mit Elastomer material, vorzugsweise AEM, FKM, FINBR oder EPDM aufgebaut sein. Derartiges Elastomermaterial kann insbesondere für die Anwendung in einer erfindungsgemä ßen Drehschwingungsdämpfungsanordnung eine besonders vorteilhafte Shore A Härte im Bereich von 0,85-0,95, vorzugsweise etwa 0,9, aufweisen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Antriebssystem für ein Fahrzeug, umfassend eine Brennkraftmaschine und einen mit der Brennkraftmaschine in Antriebswechselwir kung stehenden Antriebsstrang mit wenigstens einer erfindungsgemäß aufgebauten Drehschwingungsdämpfungsanordnung.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine Axialansicht einer Drehschwingungsdämpfungsanordnung bei in einer Grund-Relativlage positionierter Auslenkungsmasse;

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht mit ausgelenkter Auslenkungsmasse;

Fig. 3 eine Teil-Längsschnittansicht der die Schwingungsdämpfungsanordnung mit ausgelenkter Auslenkungsmasse;

Fig. 4 ein Antriebssystem mit einer in ein Getriebe integrierten Drehschwingungs dämpfungsanordnung.

In den Fig. 1 , 2 und 3 ist eine als drehzahladaptiver Tilger bezeichnete bzw. wirksa me Drehschwingungsdämpfungsanordnung allgemein mit 10 bezeichnet. Die Dreh schwingungsdämpfungsanordnung 10 umfasst einen Auslenkungsmassenträger 12 mit zwei in Richtung einer Drehachse A aufeinander folgend angeordneten Träger scheiben 14, 16. Die Trägerscheiben 14, 16 sind durch eine Mehrzahl von Nietbolzen 18 in axialem Abstand zueinander miteinander fest verbunden.

Die Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 umfasst beispielsweise vier in Um fangsrichtung aufeinander folgend angeordnete Auslenkungsmassen 20, von wel chen in Fig. 1 eine dargestellt ist. In Fig. 1 ist die in dieser Darstellung vor der Aus lenkungsmasse 20 liegende Trägerscheibe 14 nicht gezeigt. Jede der Auslenkungs massen 20 kann eine oder mehrere Scheiben 21 , 23 umfassen, die axial aufeinander folgend positioniert und ggf. miteinander fest verbunden sind. Jede Auslenkungs masse 20 ist durch zwei mit Umfangsabstand zueinander angeordnete und allgemein mit 22 bezeichnete, zueinander grundsätzlich gleich bzw. identisch aufgebaute Kopp lungsformationen mit dem Auslenkungsmassenträger 12 gekoppelt. Jede der Kopp lungsformationen 22 umfasst an einer in den Trägerscheiben 14 bzw. 16 des Aus lenkungsmassenträgers 12 jeweils ausgebildeten Öffnung 24 eine Führungsbahn 26 mit radial außen liegendem Führungsbahnscheitel 28. In Zuordnung zu jedem derar tigen Paar von Führungsbahnen im Auslenkungsmassenträger 12 umfasst jede Kopplungsformation 22 in jeder der Auslenkungsmassen 20 eine in einer darin vor gesehenen Öffnung 29 ausgebildete Führungsbahn 30 mit radial innen liegendem Führungsbahnscheitel 32. Ferner umfasst jede Kopplungsformation 22 ein rollen- bzw. walzenartig ausgebildetes Kopplungselement 34, das die in den Trägerschei ben 14, 16 gebildeten Öffnungen 24 einerseits und die zugehörige in einer jeweiligen Auslenkungsmasse 20 ausgebildete Öffnung 29 andererseits durchsetzt und somit mit jeder der Führungsbahnen 26, 30 zusammenwirkt.

Durch die in Zuordnung zu jeder Auslenkungsmasse 20 paarweise vorgesehenen Kopplungsformationen 22 ist eine Relativbewegung der Auslenkungsmassen 20 be züglich des Auslenkungsmassenträgers 12 ermöglicht. Im Rotationsbetrieb, also bei Drehung des Auslenkungsmassenträgers 12 um die Drehachse A, werden grund sätzlich die Auslenkungsmassen 22 aufgrund der auf diese einwirkenden Fliehkraft nach radial außen gezogen. Dies führt dazu, dass die Kopplungselemente 34 durch die radial bezüglich einander beaufschlagten Führungsbahnen 26 einerseits und 30 andererseits in die jeweiligen Führungsbahnscheitel 28, 32 gezwungen werden. Bei der in Fig. 1 dargestellten Grund-Relativpositionierung der Auslenkungsmassen 20 bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12 nehmen bei im Bereich der jeweiligen Führungsbahnscheitel 28, 32 positionierten Kopplungselementen 34 die Auslen kungsmassen 20 ihre maximal nach radial außen verlagerte Positionierung bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12 ein.

Treten im Rotationsbetrieb Drehungleichförmigkeiten auf, führt dies zu einer Um fangsbeschleunigung des Auslenkungsmassenträgers 12. Da die Auslenkungsmas sen 20 dieser Umfangsbeschleunigung zunächst nicht folgen können bzw. werden, werden sie in Umfangsrichtung bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12 be wegt. Bei dieser Bewegung rollen die Kopplungselemente 34 entlang der Führungs bahnen 26, 30, was aufgrund der gekrümmten Ausgestaltung der Führungsbahnen 26, 30 dazu führt, dass bei Bewegung ausgehend von der Grund-Relativlage die Auslenkungsmassen 20 sich nicht nur in Umfangsrichtung bezüglich des Auslen kungsmassenträgers 12 bewegen, sondern auch nach radial innen gezwungen wer den. Dabei nehmen die Auslenkungsmassen 20 potentielle Energie auf und werden somit zu einer Schwingung angeregt, welche der auf den Auslenkungsmassenträger 12 einwirkenden Beschleunigung bzw. Schwingung entgegenwirkt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung der Kopplungsformationen 22 führen die Auslenkungsmassen 20 eine derartige Bewegung bezüglich des Auslenkungsmas senträgers 12 durch, dass ein Massenschwerpunkt M der Auslenkungsmassen 20 einerseits eine translatorische Bewegung nach radial innen bzw. parallel zu einer Radiallinie durchführt und andererseits eine orthogonal zu einer derartigen Radialli nie, also tangential orientierte Translationsbewegung ausführt. Eine Verschwenkung der Auslenkungsmassen 20 z. B. um eine den Massenschwerpunkt M durchsetzende und zur Drehachse A parallele Schwenkachse erfolgt im Wesentlichen nicht.

Am Auslenkungsmassenträger 12 ist eine allgemein mit 36 bezeichnete Anschlag formation vorgesehen. Diese Anschlagformation 36 umfasst einen starr, beispiels weise aus Metallmaterial aufgebauten Anschlagträger 38 und beispielsweise an des sen Außenumfangsbereich angeformtes oder/und durch Formschluss daran gehalte nes, elastisches Anschlagmaterial 40. Beispielsweise kann der Anschlagträger 38 mit Sinterstahlmaterial aufgebaut sein, und das Anschlagmaterial 40 kann mit

Elastomermaterial, wie z. B. AEM, FKM, FINBR oder EPDM vorzugsweise mit einer Härte von 90 etwa Shore A aufgebaut sein. Die Anschlagformation 40 stellt in Zuord nung zu jeder Auslenkungsmasse 20 einen Anschlagbereich 42 bereit, an welchem, wie nachfolgend detailliert beschrieben, bei Auslenkung aus der Grund-Relativlage eine jeweilige Auslenkungsmasse 20 in Anlage kommen kann. Man erkennt in Fig. 1 , dass bei der dargestellten Ausgestaltungsform die Auslenkungsmassen 20 in ihrem radial inneren und zur Anlage an der Anschlagformation 36 kommenden Bereich 44 mit einer im Wesentlichen geradlinigen und auch im Wesentlichen tangential sich erstreckenden Kontur ausgebildet sind, an welche angepasst auch die Anschlagbe reiche 42 der Anschlagformation 36 eine geradlinig sich erstreckende, bezüglich ei ner Radiallinie tangential, also im Wesentlichen orthogonal dazu angeordnete Kontur aufweisen. Ferner ist in Fig. 1 zu erkennen, dass in der Grund-Relativlage, also bei maximal nach radial außen verlagertem Massenschwerpunkt M, die radial inneren Bereiche 44 der Auslenkungsmassen 20 einen Abstand D zu den jeweils zugeordne ten Anschlagbereichen 42 der Anschlagformation 36 aufweisen. Mit Bezug auf die Fig. 1 , 2 und 3 wird nachfolgend die Bewegung einer jeweiligen Auslenkungsmasse 20 bei Auftreten von Drehungleichförmigkeiten, also Umfangsbe schleunigungen, erläutert.

Die Fig. 1 stellt die Auslenkungsmasse 20 in der Grund-Relativlage bezüglich des Auslenkungsmassenträgers 12 dar. Der radial innere Bereich 44 der dargestellten Auslenkungsmasse 20 weist den Abstand D zum Anschlagbereich 42 der Anschlag formation 36 auf. Die im Auslenkungsmassenträger 12 einerseits bzw. der Auslen kungsmasse 20 andererseits vorgesehenen Führungsbahnen, von welchen in Fig. 2 die Führungsbahn 26 der T rägerscheibe 16 sowie die Führungsbahn 30 der Auslen kungsmasse 20 in Zuordnung zur Kopplungsformation 22 zu erkennen ist, sind so gestaltet, dass sie, ausgehend von der Grund-Relativlage, in beiden Umfangsrich tungen eine gleich bemessene Maximal-Auslenkung AM zulassen. Bei Erreichen der Maximal-Auslenkung AM würde beispielsweise in der dargestellten Ausgestaltungs form eine Weiterbewegung eines jeweiligen Kopplungselements 34 in den dieses aufnehmenden Öffnungen 24, 29 in den Trägerscheiben 14, 16 bzw. der Auslen kungsmasse 20 nicht möglich sein.

Es ist bei der in Fig. 1 dargestellten Maximal-Auslenkung AM darauf hinzuweisen, dass diese ausgedrückt ist als ein Auslenkungswinkel Wi von beispielsweise 50° ei ner bei Auslenkung der Auslenkungsmasse 20 von deren Massenschwerpunkt M durchlaufenen, näherungsweise kreisartigen, also gekrümmten Bewegungsbahn, ausgehend von einer in den Fig. 1 dargestellten Grund-Positionierung des Massen schwerpunkts M bei in der Grund-Relativlage positionierter Auslenkungsmasse 20. Diese Bewegungsbahn des Massenschwerpunkts M kann zumindest in dem der Grund-Positionierung nahen Bereich näherungsweise als Kreisbahn um einen als Massenschwerpunkt-Bewegungszentrum Z zu betrachtenden Mittelpunkt eines eine derartige Kreisbahn beschreibenden Kreises betrachtet werden. Zur Abstimmung einer derartigen Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 auf eine bestimmte an regende Ordnung, beispielsweise der Zündfrequenz einer Brennkraftmaschine, kön nen die Führungsbahnen mit zunehmendem Abstand von den jeweiligen Führungs bahnscheiteln 28, 32 eine von einer Kreisform im Sinne einer Abnahme des Bahn- Krümmungsradius abweichende Kontur aufweisen, so dass eine derartige Gestalt der Führungsbahnen 26, 30 und mithin auch der Bewegungsbahn des Massen schwerpunkts M näherungsweise auch als eine elliptische Bahn betrachtet werden kann, bei welcher ein jeweiliger Scheitel bzw. die Grund-Positionierung im Bereich geringster Krümmung der jeweiligen Bahn angenommen werden kann.

Unter der Annahme einer näherungsweise kreisförmigen Bewegung des Massen schwerpunkt M kann für einen Bahnradius GB eine Bewegungsbahn B des Massen schwerpunkt zum Radialabstand rsp des Massenschwerpunkt M zur Drehachse A, beispielsweise bei Positionierung einer Auslenkungsmasse 20 in der Grund- Relativlage, näherungsweise folgende Beziehungen gelten: re = r Sp /(1 + ORD 2 ), wobei ORD die Schwingungsordnung eines anregenden Systems ist, auf welche ei ne Abstimmung vorgenommen werden soll.

Bei Auslenkung der Auslenkungsmasse 20 und entsprechender Bewegung der Kopplungselemente 34 entlang der Führungsbahnen 26, 30 bewegt sich im Sinne der vorangehend beschriebenen überlagerten translatorischen Bewegungen die Aus lenkungsmasse 20 zunehmend nach radial innen und nähert sich somit mit ihrem radial inneren Bereich 44 dem zugeordneten Anschlagbereich 42 an. Bei Erreichen einer einem Auslenkungswinkel W2 von beispielsweise 42° des Massenschwerpunkts M entsprechenden Anschlag-Auslenkung AA kommt, wie in den Fig. 2 und 3 veran schaulicht, der radial innere Bereich 44 in Anlage an dem Anschlagbereich 42. Da diese beiden Bereiche mit geradlinig sich erstreckender, zueinander parallel verlau fender Kontur ausgebildet sind und da die Auslenkungsmasse 20 ohne Eigenrotation translatorisch verschoben wird, kommen der radial innere Bereich 44 der Auslen kungsmasse 20 und der Anschlagbereich 42 in einem Längenbereich LA in einen langgestreckten, flächigen Anlagekontakt aneinander, so dass der durch die Auslen kungsmasse 20 auf das elastische Anschlagmaterial 40 ausgeübte Druck im Wesent lichen gleichmäßig verteilt ist. Mit zunehmender Kompression des Anschlagmaterials 40 und damit geringfügig fortgesetzter Verlagerung der Auslenkungsmasse 20 wer- den auch noch an den Längenbereich LA anschließende Längenbereiche Lz des An schlagmaterial 40 verformt und somit wirksam.

Aufgrund der Ausgestaltung des Anschlagmaterials 40 mit Elastomermaterial und somit mit elastischer Eigenschaft, kann dieses bei Belastung durch die Auslen kungsmasse 20 nach radial innen einfedern und dabei Energie aufnehmen bzw. dis- sipieren. Die Auslenkungsmasse 20 erfährt somit keinen harten Anschlag, sondern ihre Bewegung wird sanft abgefangen. Dies vermeidet einerseits Beschädigungen, andererseits das Entstehen von Anschlaggeräuschen im Bereich der Drehschwin gungsdämpfungsanordnung 10.

Um bei der mit mehreren Scheiben 21 , 23 realisierten Ausgestaltung der Auslen kungsmassen 20 eine Beschädigung des Anschlagmaterials 40 im Angrenzungsbe reich der Scheiben 21 , 23 am radial inneren Bereich 44 insbesondere dann, wenn die Scheiben 21 , 23 nicht fest miteinander verbunden sind, zu vermeiden, kann, wie in Figur 3 erkennbar, dass Anschlagmaterial 40 mit zwei Teilen 46, 48 aufgebaut sein, die insbesondere in demjenigen Bereich, in welchem sie in Kontakt mit einer jeweiligen Auslenkungsmasse 20 kommen, einen gegenseitigen Abstand aufweisen, so dass der Angrenzungsbereich der beiden Scheiben 21 , 23 das Anschlagmaterial 40 nicht berühren wird und dementsprechend auch keine Beschädigungen am An schlagmaterial 40 hervorrufen kann. Durch den zwischen den beiden Teilen 46, 48 gebildeten Zwischenraum ist gleichzeitig auch ein Ausweichvolumen bereitgestellt, in welches das im Allgemeinen nicht kompressible, jedoch verformbare Anschlagmate rial 40 ausweichen kann. Sind die beiden Scheiben 21 , 23 miteinander fest verbun den oder ist eine Auslenkungsmasse 20 nur aus einer einzigen Scheibe aufgebaut, kann das Anschlagmaterial 40 auch einstückig, also als ein Materialblock aufgebaut sein. Bei derartiger Ausgestaltung kann ein Ausweichvolumen für das Anschlagmate rial 40 beispielsweise in den Trägerschreiben 14, 16 oder am radial inneren Bereich 44 der Auslenkungsmasse 20 bereitgestellt sein.

Bei der Auslegung der Dimensionierung des in Zuordnung zu jeder der Auslen kungsmassen 20 vorgesehenen Anschlagmaterials 40 zum Sicherstellen, dass auch bei den maximal zu erwartenden Relativbeschleunigungen zwischen dem Auslen- kungsmassenträger 12 und den Auslenkungsmassen das Anschlagmaterial 40 noch im Bereich seiner elastischen Verformbarkeit wirksam sein kann, ist eine zu berück sichtigende Eingangsgröße der im Moment des Auftreffens einer Auslenkungsmasse auf das zugeordnete Anschlagmaterial 40 vorhandene Impuls der Auslenkungsmas se. Dieser Impuls ist ausgedrückt durch die folgende Beziehung:

P = Meff X As/At.

Von diesem Impuls wird der Therm

Meff X AS für die vorliegende Erfindung als eine für den Bewegungszustand bzw. die im Mo ment des Aufschlags vorhandene kinetische Energie einer jeweiligen Anschlagmasse 20 stehende Einschlaggröße E berücksichtigt.

In diesem Therm bzw. in dieser Einschlaggröße repräsentiert Meff die nachfolgend noch diskutierte effektive Masse einer jeweiligen Auslenkungsmasse und die Größe As wird für den Fall einer maximal möglichen Bewegung der Auslenkungsmasse 20, als das Doppelte der Anschlagauslenkung A a angenommen. Somit ergibt sich für die Einschlaggröße E folgender Zusammenhang:

E = Meff x 2 x A a .

Für den Fall, dass eine Auslenkungsmasse 20 sich in einem luftgefüllten Volumen bewegt, kann die effektive Masse Meff gleichgesetzt werden mit der Masse der Aus lenkungsmasse 20. Bewegt die Auslenkungsmasse sich beispielsweise in einem mit Öl gefüllten Volumen, beispielsweise in einem hydrodynamischen Drehmomentwand ler, kann die effektive Masse der Auslenkungsmasse 20 ermittelt werden als:

Meff = (PA - pu) X VA Dabei ist PA die Dichte des Aufbaumaterials der Auslenkungsmasse 20, also bei spielsweise die Dichte von Stahlmaterial, und pu ist die Dichte des die Auslenkungs masse 20 umgebende Mediums, also beispielsweise die Dichte von Öl. VA ist das Volumen einer jeweiligen Auslenkungsmasse 20.

Für den Fall, dass die Bewegungsbahn B des Massenschwerpunkts M näherungs weise einer Kreisbahn entspricht, kann die Anschlagauslenkung A a ermittelt werden auf der Grundlage folgenden Zusammenhangs:

AA = 2 x GB x p x W2/360 0 .

In dieser Beziehung kann der Bahnradius gemäß der vorangehend angegebenen Beziehung zwischen dem Radialabstand rsp des Massenschwerpunkts M zur Dreh achse A und der Anregungsordnung ermittelt werden.

Es ergibt sich somit für die Einschlaggröße E Folgendes:

E = Meff c 2 c 2 c Gb c p c W2/360.

Diese Einschlaggröße kann für die Annahme einer näherungsweise kreisförmigen Bewegung des Massenschwerpunks M als eine die zum Zeitpunkt des Auftretens eines Kontakts zwischen einer Anschlagmasse 20 und dem zugeordneten An schlagmaterial 40 vorhandene kinetische Energie der Anschlagmasse 20 repräsen tierende Größe herangezogen werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass für den Fall, dass die Bewegungsbahn B tatsächlich von einer exakten Kreisbahn abweicht, in dem vorangehend angegebenen Zusammenhang für die Anschlagauslenkung AA sehr verständlich ein den exakten Bahnverlauf berücksichtigender Wert für die An schlagauslenkung AA eingesetzt werden kann.

Das für die Anschlagdämpfung wirksame Volumen des Anschlagmaterials 20 kann beispielsweise ermittelt werden durch das Produkt des der Länge des Längenbe reichs LA mit der Querschnittsfläche des Anschlagmaterials, wobei beispielsweise angenommen werden kann, dass in dem Längenbereich LA das Anschlagmaterial eine näherungsweise konstante Querschnittsfläche haben kann. Alternativ können zusätzlich noch die durch die angrenzenden Längenbereiche Lz und die entspre chenden Querschnittsflächen des Anschlagmaterials 40 bereitgestellten Volumina berücksichtigt werden, wobei dann, wenn diese Volumina nicht mitberücksichtigt werden, eine erhöhte Auslegungssicherheit erreicht wird.

Gemäß den Prinzipien der Erfindung wird dieses beim Anschlägen einer Auslen kungsmasse 20 durch elastische Verformung wirksame Volumen VE wirksame Volu men des Anschlagmaterials ins Verhältnis gesetzt zu der Einschlaggröße E, so dass sich folgende Beziehung ergibt:

R = VE/E.

Es wurde festgestellt, dass dann, wenn für dieses Verhältnis R gilt:

0,15 x 10 3 m 2 /kg < R < 0,6 x 10 3 m 2 /kg, ein ausreichendes Volumen des Anschlagmaterials 40 in Zuordnung zu einer jeweili gen Auslenkungsmasse 20 vorgesehen ist, welches gewährleistet, dass die beim Anschlägen der Auslenkungsmasse 20 am Anschlagmaterial 40 maximal zu erwar tende kinetische Energie des Anschlagmaterials durch Verformung des Anschlagma terials 40 in dem durch die Auslenkungsmasse 20 dann beaufschlagten Bereich voll ständig aufgenommen werden kann.

Dies bedeutet also, dass das Anschlagmaterial 40 in Zuordnung zu einer jeweiligen Auslenkungsmasse 20 mit derartigem beispielsweise gleichmäßig über den Längen bereich LA, ggf. zusätzlich auch die Längenbereiche Lz, verteiltem Volumen bereitzu stellen ist, so dass unter Berücksichtigung der in der Einschlaggröße E reflektierten Aufbauparameter das Verhältnis R im angegebenen Wertebereich liegt. Die in der Einschlaggröße E reflektierten Parameter, wie z. B. die effektive Masse einer jeweili gen Auslenkungsmasse bzw. die Länge der Bewegungsbahn zwischen der Grund- Relativlage einer jeweiligen Auslenkungsmasse und der Anschlag-Auslenkung sind bekannt bzw. können bei der Auslegung einer Drehschwingungsdämpfungsanord- nung ermittelt werden und dann zur Ermittlung der Einschlaggröße E verwendet wer den.

Nachfolgend wird ein Berechnungsbeispiel für eine derartige Auslegung angeführt. Es sei beispielsweise angenommen, dass die Masse einer Auslenkungsmasse bei 0,288 kg liegt. Der Abstand des Massenschwerpunkts M zur Drehachse A liegt bei 0,1063 m. Die Querschnittsfläche des Anschlagmaterials 40 liegt bei 22,4 x 10 6 m 2 und die Länge des Längenbereichs LA liegt bei 75 x 10 3 m. Es ergibt sich somit ein Volumen VE des Anschlagmaterials 40 von 1 ,7 x 10 6 m 3 . Für die Einschlaggröße E ergibt sich insbesondere dann, wenn die zweite Schwingungsordnung einer anre genden Schwingung zu dämpfen ist, ein Wert von 8,977 x 10 3 kgm unter der An nahme, dass eine Auslenkungsmasse 40 sich in Luft bewegt. Dies berücksichtigend ergibt sich für das Verhältnis R ein Wert von 0,189 x 10 3 m 2 /kg. Werden auch die Längenbereiche Lz bei der Ermittlung des Volumens VE mitberücksichtigt, ergibt dies einen Wert VE = 1 ,91 x 10 6 m 3 . Dies führt zu einem Verhältnis R von 0,213 x 10 3 m 2 /kg.

Das vorangehend angeführte Beispiel zeigt also, dass bei einer baulichen Ausle gung, welche eine ausreichende Anschlagdämpfung für die Auslenkungsmassen gewährleistet, der Wert R in dem vorangehend definierten Wertebereich liegt.

Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 4 der Aufbau eines Antriebssystems be schrieben, in welchem eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 mit der vor angehend beschriebenen Auslegung eingesetzt werden kann.

Die Fig. 4 zeigt ein Antriebssystem 50 für ein Fahrzeug, bei welchem eine schema tisch dargestellte Brenn kraftmasch ine 52 bzw. deren Kurbelwelle 54 über einen Tor sionsschwingungsdämpfer 56, beispielsweise Zweimassenschwungrad, an einen Antriebsstrang 58 angekoppelt ist. Während eine Primärseite 60 des Torsions schwingungsdämpfers 56 an die Kurbelwelle 54 angebunden ist, ist eine Sekundär seite 62 des Torsionsschwingungsdämpfers 50 über eine aus einem Getriebe 66 herausgreifende Nabe 64 mit dem Auslenkungsmassenträger 12 einer Drehschwin gungsdämpfungsanordnung 10 sowie der Primärseite 70 eines weiteren Torsions- Schwingungsdämpfers 72 gekoppelt. Eine Sekundärseite 74 des weiteren Torsions schwingungsdämpfers 72 ist an einen einen Eingangsbereich einer Lamellenkupp lung 76 bereitstellenden Innenlamellenträger 78 angebunden. Ein einen Ausgangs bereich der Lamellenkupplung 76 bereitstellender Außenlamellenträger 80 ist über eine weitere Nabe 68 an eine Getriebeeingangswelle 82 des Getriebes 66 angebun den.

Die über den Auslenkungsmassenträger 12 an die Nabe 64 angekoppelte Dreh schwingungsdämpfungsanordnung 10 weist den vorangehend beschriebenen Auf bau auf und kann somit effizient zur Dämpfung von in der Brennkraftmaschine 12 angeregten Drehschwingungen beitragen, wobei eine Auslegung auf eine bestimmte Ordnung dieser anregenden Schwingungen vorgesehen sein kann. Dabei kann der Innenraum des Getriebes 66 zumindest teilweise mit Öl gefüllt sein, so dass, wie vor angehend erläutert, zumindest einige der Auslenkungsmassen sich in dem Öl als die Auslenkungsmassen 20 umgebendes Medium bewegen und somit die effektive Dich te der Auslenkungsmassen 20 gemindert ist.

Bezuqszeichen Drehschwingungsdämpfungsanordnung Auslenkungsmassenträger

Trägerscheibe

Trägerscheibe

Nietbolzen

Auslenkungsmasse

Scheibe

Kopplungsformation

Scheibe

Öffnung

Führungsbahn

Führungsbahnscheitel

Öffnung

Führungsbahn

Führungsbahnscheitel

Kopplungselement

Anschlagformation

Anschlagträger

Anschlagmaterial

Anschlagbereich

radial innerer Bereich

Teil des Anschlagmaterials

Teil des Anschlagmaterials

Antriebssystem

Brennkraftmaschine

Kurbelwelle

Torsionsschwingungsdämpfer

Antriebsstrang

Primärseite

Sekundärseite

Nabe 66 Getriebe

68 Nabe

70 Primärseite

72 Torsionsschwingungsdämpfer

74 Sekundärseite

76 Lamellenkupplung

78 Innenlamellenträger

80 Außenlamellenträger

82 Getriebeeingangswelle

A Drehachse

D Abstand

M Massenschwerpunkt

Z Massenschwerpunkt-Bewegungszentrum

B Bewegungsbahn

GB Bahnradius

LA Längenbereich

Lz Längenbereich

AA Anschlag-Auslenkung

AM Maximal-Auslenkung

Wi Winkel

W 2 Winkel