DE102008049105A1

DE102008049105A1 - Flywheel for drive train of motor vehicle, has two flywheel elements and spring- and damping-system arranged in between flywheel elements, where spring- and damping-system has two stages

Info

Publication number: DE102008049105A1
Application number: DE200810049105
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. Moser
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Moser Franz Dipl-Ing De
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2010-04-01

Abstract

The flywheel (100) has two flywheel elements (102,104) and a spring- and damping-system (106) arranged in between the flywheel elements. The spring- and damping-system has two stages (108,112), where the former stage is formed as a damped stage. The latter stage is formed as damping free stage and the two stages are connected in series. The latter stage has multiple compression spring pairs which are connected in series.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwungrad für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges.The The invention relates to a flywheel for a drive train a motor vehicle.

Aus der Praxis ist es bekannt, dass in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges Feder- und Dämpfungssysteme integriert werden. Werden allerdings solche Feder- und Dämpfungssysteme eingesetzt, ist deren Schwingungsverhalten zu beachten. Zu beachten ist auch, dass die Feder- und Dämpfungssysteme das Nennmoment übertragen müssen und dass bei niedrigen Drehzahlen hohe Drehungleichförmigkeiten in einer Antriebsmaschine auftreten und auf den Antriebsstrang übertragen werden können. Um die Übertragung des Nennmomentes über eine Federung gewährleisten zu können sind verhältnismäßig starre Federn erforderlich, beispielsweise bei einem Nennmoment von 600 Nm Federn mit einer Federrate von 50 Nm/Grad Verdrehung. Solche Federn führen allerdings dazu, dass nur geringe Drehungleichförmigkeiten ausgeglichen werden können.Out In practice, it is known that in a drive train of a motor vehicle Spring and damping systems are integrated. Become though such spring and damping systems used is their Observe vibration behavior. It should also be noted that the Spring and damping systems transmit the rated torque and that at low speeds high rotational nonuniformities occur in a prime mover and transmitted to the drive train can be. To the transmission of the nominal torque over to be able to ensure a suspension are proportionate rigid springs required, for example at a rated torque of 600 Nm springs with a spring rate of 50 Nm / degree twist. Such However, springs cause only slight rotational irregularities can be compensated.

Aus der DE 35 45 857 C1 sind Zwei-Massen-Schwungräder mit Feder- und Dämpfungssystemen bekannt, bei denen in Wirkrichtung eine Federung mit einem oder mehreren Dämpfern, die als Rutschkupplungen ausgebildet sind, zur Verbindung eines ersten Schwungradelementes und eines zweiten Schwungradelementes derart in Reihe geschaltet ist, dass die Resonanzfrequenz möglichst etwas unterhalb der Leerlaufdrehzahl eines Antriebsmaschine liegt, so dass die Resonanzfrequenz praktisch nur beim Starten der Antriebsmaschine angeregt werden kann. Die in Wirkrichtung eine Federung ist dabei durch mehrere parallel geschaltete Federelemente, nämlich durch Schraubendruckfedern aufgebaut.From the DE 35 45 857 C1 are two-mass flywheel with spring and damping systems are known in which in the effective direction a suspension with one or more dampers, which are designed as slip clutches for connecting a first flywheel element and a second flywheel element is connected in series such that the resonance frequency as possible is slightly below the idle speed of a prime mover, so that the resonance frequency can be stimulated practically only when starting the engine. The suspension in the direction of action is constructed by a plurality of parallel spring elements, namely by helical compression springs.

Aus der DE 36 09 149 C2 ist ein weiteres Zwei-Massen-Schwungrad mit Feder- und Dämpfungssystem bekannt, bei dem in Wirkrichtung zwei Federungen mit mehreren Dämpfern parallel und in Reihe geschaltet sind. Eine erste Federung kann dabei zusammen mit einem ersten Dämpfer als eine erste gedämpfte Stufe bezeichnet werden, und eine zweite Federung kann zusammen mit einem zweiten Dämpfer als eine zweite gedämpfte Stufe bezeichnet werden. Dadurch soll die Dämpfung ohne Momentensprung einsetzen.From the DE 36 09 149 C2 is another two-mass flywheel with spring and damping system is known, in the direction of action two suspensions with multiple dampers are connected in parallel and in series. A first suspension may be referred to as a first damped stage together with a first damper, and a second suspension together with a second damper may be referred to as a second damped stage. This is to use the damping without torque jump.

Es hat sich gezeigt, dass das Betriebsverhalten von mit bekannten Schwungrädern versehenen Antriebssträngen unbefriedigend ist.It has been shown to improve the operating performance of known flywheels provided drive trains is unsatisfactory.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwungrad zur Verfügung zu stellen, mit welchem das Betriebsverhalten eines insbesondere bei einem Belastungswechsel zwischen Zug- und Schubbetrieb verbessert werden kann.Of the Invention is based on the object, a flywheel available to provide, with which the operating behavior of a particular improved at a load change between pulling and pushing operation can be.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The Solution of this problem is inventively with the features of claim 1.

Gemäß der Erfindung ist bei einem Schwungrad mit einem ersten Schwungradelement, einem zweiten Schwungradelement sowie einem dazwischen angeordneten Feder- und Dämpfungssystem, welches eine erste und eine zweite Stufe aufweist, wobei die erste Stufe als gedämpfte Stufe ausgebildet ist, vorgesehen, dass die zweite Stufe dämpfungsarm, insbesondere dämpfungsfrei ausgebildet ist, wobei die erste und die zweite Stufe in Reihe geschaltet sind. In der ersten Stufe wird also bewußt parallel zu Federelemente, die im Betrieb insbesondere bei hohen Drehzahlen zu einer Selbsthemmung mit der Folge von Freiwegen neigen, eine Dämpfung vorgesehen, die bei jeder Verdrehung eine Dämpfung verursacht und die nicht nur in einer Startphase wie eine flache Feder wirkt sondern auch bei Lastwechseln bei hoher Drehzahl ihre Wirkung entfaltet und damit das Betriebsverhalten verbessert. Andererseits wird durch die dämpfungsarme, insbesondere dämpfungsfreie Stufe erreicht, dass im allgemeinen Fahrbetrieb auftretende unterschiedliche Drehzahlen durch Laständerungen praktisch ungedämpft bleiben und somit einem Antriebsstrang Energie durch Dämpfungselemente nicht entzogen wird, wodurch auch der Wirkungsgrad eines Antriebsstrangs bei gleichzeitig gutem Schwingungsverhalten verbessert werden kann. Die für Resonanzfrequenzen erforderliche Dämpfung wird dabei durch die als gedämpfte Stufe ausgebildete erste Stufe bereitgestellt.According to the The invention is in a flywheel with a first flywheel element, a second flywheel element and a spring element arranged therebetween. and damping system comprising a first and a second Stage, wherein the first stage as a damped stage is formed, provided that the second stage low-attenuation, is designed in particular damping-free, the first and the second stage are connected in series. In the first stage So it is deliberately parallel to spring elements in operation especially at high speeds to a self-locking with the Series of free paths tend to provide cushioning At each twist causes a damping and not only in a starting phase like a flat spring acts but also during load changes at high speed their effect unfolds and thus improves the operating behavior. On the other hand, the low-loss, In particular, damping-free stage achieves that in general Driving occurring different speeds due to load changes remain virtually undamped and thus a drive train Energy is not deprived by damping elements, which also causes The efficiency of a powertrain with good vibration behavior can be improved. The required for resonant frequencies Damping is characterized by the as a damped stage trained first stage provided.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Stufe mindestens ein erstes, vorzugsweise mehrere Druckfederpaare aufweist. Eine solche Ausgestaltung, bei der vorzugsweise zylindrische Druckfedern verwendet werden, ist besonders reibungsarm, insbesondere reibungsfrei und damit dämpfungsarm bzw. dämpfungsfrei ausführbar und vorzugsweise in Reihe geschaltet sind. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, anstelle von Druckfederpaaren Biegedrehfedern zu verwenden.According to one further preferred embodiment of the invention is provided that the second stage at least a first, preferably a plurality Compression spring pair has. Such an embodiment, in which preferably cylindrical compression springs are used, is particularly low friction, in particular frictionless and thus low in attenuation or damping executable and preferably connected in series. in the However, it is also possible within the scope of the invention instead of compression spring pairs to use bending torsion springs.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Stufe bezüglich einer gemeinsamen Rotationsachse auf unterschiedlichen Wirkradien angeordnet sind, wobei die zweite Stufe vorzugsweise auf einem größeren Wirkradius und insbesondere gegenüber der ersten Stufe radial außen angeordnet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung lässt sich das erfindungsgemäße Schwungrad mit einem kleinen Bauraum realisieren.According to one further preferred embodiment of the invention is provided that the first and the second stage with respect to a common axis of rotation are arranged on different radii of action, the second Stage preferably on a larger effective radius and in particular radially outward of the first stage is arranged. In such an embodiment can be the flywheel according to the invention with a small space realize.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Stufe mindestens ein erstes Federelement aufweist, welches als reibungsbehaftete Feder, insbesondere Bogenfeder ausgebildet ist. Ein solches Federelement-erlaubt es, ein erfindungsgemäßes Schwungrad aus wenigen Elementen aufzubauen.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the first stage has at least one first spring element, which as a frictional spring, in particular Bow spring is formed. Such a spring element-allows to build a flywheel according to the invention of a few elements.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Stufe parallel zu dem ersten Federelement als Dämpfungselement mindestens ein Reibungselement aufweist. Dadurch lassen sich hohe Dämpfungen realisieren, wobei dies allerdings nicht zu Wirkungsgradeinbußen eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges führt, da durch die zweite Stufe im Fahrbetrieb eine dämpfungsarme, insbesondere dämpfungsfreie Verbindung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Schwungrades bereitgestellt ist, die auch als Entkopplung bezeichnet werden kann.According to one further preferred embodiment of the invention is provided that the first stage parallel to the first spring element as a damping element has at least one friction element. This can be high To implement damping, but this is not too Loss of efficiency of a drive train of a motor vehicle leads, since the second stage in driving a low-loss, in particular damping-free connection between the input side and the output side of the flywheel is provided, too can be referred to as decoupling.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Stufe mindestens einen ersten und einen zweiten Dämpfungsbereich aufweist, wobei vorzugsweise die Wirkung der Dämpfungsbereiche in Abhängigkeit von einem Verdrehwinkel einsetzt, wobei dazu vorzugsweise der zweite Dämpfungsbereich Wirkelemente aufweist, die erst nach Durchlaufen eines Verdrehspiels ihre Wirkung entfalten. Durch eine solche, als progressiv zu bezeichnende Dämpfung, bei der die Dämpfung insbesondere schrittweise erhöht wird, werden Energieauskopplungen aus dem Antriebsstrang auf das notwendige Minimum reduziert.According to one further preferred embodiment of the invention is provided that the first stage at least a first and a second damping region preferably, the effect of the damping areas depending on a twist angle, wherein preferably the second damping region active elements has, which only after passing through a backlash effect unfold. By such, as progressive to be called damping, in particular, the damping increases gradually will be, energy decoupling from the powertrain on the necessary minimum reduced.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Stufe mindestens ein Dämpfungselement aufweist, dessen Dämpfung mit zunehmender Fliehkraft ansteigt. Dadurch ist es möglich, eine der Start- bzw. Fahrsituationen angepasste Dämpfung bereitzustellen, wodurch übermäßigen Energieauskopplungen aus dem Antriebsstrang gezielt entgegen gewirkt werden kann. Eine Dämpfung in Abhängigkeit von der Fliehkraft ist insbesondere bei Lastwechseln bei hoher Drehzahl vorteilhaft.According to one further preferred embodiment of the invention is provided the first stage has at least one damping element whose Damping increases with increasing centrifugal force. This is it possible, one of the starting or driving situations adapted To provide cushioning, eliminating excessive Energy outcouplings from the drive train are targeted counteracted can. An attenuation depending on the centrifugal force is particularly advantageous for load changes at high speed.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Stufe bezüglich einer gemeinsamen Rotationsachse auf unterschiedlichen Wirkradien angeordnet sind, wobei die zweite Stufe vorzugsweise auf einem größeren Wirkradius und insbesondere gegenüber der ersten Stufe radial außen angeordnet ist. Somit steht für Federn der zweiten Stufe verhältnismäßig viel Bauraum zur Verfügung, so dass entsprechend große Verdrehwinkel konstruktiv vorgesehen werden können. Bei einer solchen Ausgestaltung lässt sich gleichwohl das erfindungsgemäße Schwungrad insgesamt mit einem kleinen Bauraum realisieren.According to one further preferred embodiment of the invention is provided that the first and the second stage with respect to a common axis of rotation are arranged on different radii of action, the second Stage preferably on a larger effective radius and in particular radially outward of the first stage is arranged. Thus stands for second stage springs a relatively large amount of space available so that correspondingly large angles of rotation constructively provided can be. In such a configuration leaves nevertheless the flywheel according to the invention Overall realize with a small space.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.Further yield advantageous embodiments and refinements of the invention from the subclaims as well as from the description in connection with the drawings.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 Ein Ersatzschaltbild einer besonders bevorzugten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades, 1 An equivalent circuit diagram of a particularly preferred first embodiment of a flywheel according to the invention,

2 ein Ersatzschaltbild einer besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades, 2 an equivalent circuit diagram of a particularly preferred second embodiment of a flywheel according to the invention,

3 ein Ersatzschaltbild einer besonders bevorzugten dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades, 3 an equivalent circuit diagram of a particularly preferred third embodiment of a flywheel according to the invention,

4 ein Ersatzschaltbild einer besonders bevorzugten vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades, und 4 an equivalent circuit diagram of a particularly preferred fourth embodiment of a flywheel according to the invention, and

5 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Schwungrades. 5 a diagram illustrating the operation of a flywheel according to the invention.

In den Ersatzschaltbild einer besonders bevorzugten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades 100 gemäß 1 sind ein erstes Schwungradelement 102 und ein zweites Schwungradelement 104 gezeigt, die über ein dazwischen angeordnetes Feder- und Dämpfungssystem 106 miteinander verbunden sind. Das Feder- und Dämpfungssystem 106 weist eine erste Stufe 108, die als Startstufe 110 ausgebildet ist, sowie eine zweite Stufe 112 auf, die als Entkopplung 114 ausgebildet ist.In the equivalent circuit diagram of a particularly preferred first embodiment of a flywheel according to the invention 100 according to 1 are a first flywheel element 102 and a second flywheel element 104 shown via an interposed spring and damping system 106 connected to each other. The spring and damping system 106 indicates a first step 108 as a starting stage 110 is formed, and a second stage 112 on that as decoupling 114 is trained.

In dem Feder- und Dämpfungssystem 106, die in einem gemeinsamen Gehäuse (nicht gezeigt) ausgebildet sind, sind die erste und die zweite Stufe 108, 112 in Reihe geschaltet, wobei die Verbindung über ein Rotationselement 116 hergestellt ist.In the spring and damping system 106 formed in a common housing (not shown) are the first and second stages 108 . 112 connected in series, the connection via a rotary element 116 is made.

Innerhalb des Gehäuses sitzt die zweite Stufe 112, die eingangsseitig mit dem ersten als Rotationsmassekörper ausgebildeten Schwungradelement 102 verbunden ist, radial außerhalb der ersten Stufe 108, die ihrerseits ausgangsseitig mit dem zweiten Schwungradelement 104 verbunden ist, welches wiederum als Rotationsmasseelement ausgebildet ist.Inside the case sits the second stage 112 , the input side with the first formed as a rotational mass body flywheel element 102 is connected, radially outside the first stage 108 , in turn, the output side with the second flywheel element 104 is connected, which in turn is designed as a rotational mass element.

Die zweite Stufe 112 ist aus mehreren reibungsfreien Druckfederpaaren 118 aufgebaut, wobei die Druckfederpaare 118 in Käfigen (nicht gezeigt) angeordnet sind, die einerseits durch eine Eingangsscheibe 120 und andererseits durch eine mit dem Rotationselement 116 verbundene Ausgangsscheibe 122 gebildet sind. Im Innern der Käfige stützen sich eine erste Druckfeder 124 und eine zweite Druckfeder 126 der Druckfederpaare 118 an einem Nulllageelement 128 ab. Die Entkopplung 114 ist auf das Nennmoment von etwa 500 Nm ausgelegt, wobei die Federraten der Federn 124, 126 insgesamt 30–40 Nm/Grad Verdrehung betragen, wozu vorzugsweise zwei oder mehr Druckfederpaare in Reihe geschaltet sind.The second stage 112 is made up of several friction-free compression spring pairs 118 constructed, wherein the compression spring pairs 118 in cages (not shown) are arranged, on the one hand by an input disc 120 and on the other hand by one with the rotary member 116 connected output disk 122 are formed. Inside the cages, a first compression spring is supported 124 and a second Druckfe of the 126 the compression spring pairs 118 at a zero position element 128 from. The decoupling 114 is designed for the rated torque of about 500 Nm, the spring rates of the springs 124 . 126 total 30-40 Nm / degree twist, for which purpose preferably two or more compression spring pairs are connected in series.

Die erste Stufe 108 weist als ein erstes Federelement 130 mindestens eine Bogenfeder 132 auf, zu der ein erstes Dämpfungselement 134 sowie ein zweites Dämpfungselement 136 parallel geschaltet sind. Das erste Dämpfungselement 134 ist ein Reibungselement, welches aus Reiblamellen (nicht gezeigt) aufgebaut ist, welche bei jeder Verdrehung einer Ausgangsseite 138 relativ zu einer Eingangsseite 140 eine Reibung und damit eine Dämpfung erzeugen. Durch das erste Dämpfungselement 134 wird so ein erster Dämpfungsbereich geschaffen, der bei jeder Verdrehung dämpft. Die Federrate der Bogenfeder 132 ist insgesamt im Bereich von 4–20 Nm/Grad Verdrehung, und diese Bogenfeder greift direkt oder nach Durchlaufen eines Freiweges, während dessen gedämpft wird, ein. Die Bogenfeder sollte so ausgelegt sein, dass über diese nur etwa 40–60% des Nennmomentes übertragen werden können, bis die Bogenfeder im Anschlag geht.The first stage 108 has as a first spring element 130 at least one bow spring 132 on, to which a first damping element 134 and a second damping element 136 are connected in parallel. The first damping element 134 is a friction element which is composed of friction plates (not shown), which at each rotation of an output side 138 relative to an input page 140 create a friction and thus a damping. Through the first damping element 134 Thus, a first damping range is created, which dampens with each rotation. The spring rate of the bow spring 132 Total is in the range of 4-20 Nm / degree twist, and this bow spring engages directly or after passing through a free path while being damped. The bow spring should be designed so that only about 40-60% of the rated torque can be transmitted through this, until the bow spring stops.

Auch das zweite Dämpfungselement 136 weist Reiblamellen (nicht gezeigt) auf, welche jedoch erst nach Durchlaufen eines Verdrehspiels ihre Reibungs- und damit Dämpfungswirkung entfalten. Das erste und/oder das zweite Dämpfungselement 134, 136 ist mit einer Fliehkraftverstärkung ausgeführt, welche durch eine Art Pendel, welches auf eine oder mehrere in Achsrichtung verschiebbare Reiblamellen wirkt, in konstruktiv einfacher Weise bereitgestellt werden kann.Also the second damping element 136 has friction plates (not shown), which, however, unfold their friction and thus damping effect only after passing through a torsional backlash. The first and / or the second damping element 134 . 136 is carried out with a centrifugal force reinforcement, which can be provided in a structurally simple manner by a kind of pendulum, which acts on one or more displaceable in the axial direction friction plates.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Schwungrades, zu deren Erläuterung das Diagramm in 5 dient, ist damit wie folgt.The operation of the flywheel according to the invention, to explain the diagram in 5 serves as follows.

Es soll eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges in dem Betriebspunkt „0” gestartet werden, sind die Drehzahl und das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment M zunächst 0. In dem Intervall zwischen den Betriebspunkten „0” und „1” dreht ein Anlasser die Brennkraftmaschine bis in einen Bereich von etwa 150 bis 250 U/min, insbesondere 180 U/min, derart, das ab diesem Zeitpunkt Zündungen eines Brennungsgemisches erfolgen können. In dem Intervall zwischen dem Betriebspunkten „1” und „2” erreicht die Brennkraftmaschine ihre Lehrlaufdrehzahl von etwa 750 U/min, wobei in den Intervallen „0”–„1” und „1”–„2” auftretenden Drehungleichförmigkeiten in der Startstufe 110 gedämpft werden.An internal combustion engine of a motor vehicle should be started at the operating point "0", the rotational speed and the torque M output by the internal combustion engine are initially 0. In the interval between the operating points "0" and "1", a starter turns the internal combustion engine into one Range of about 150 to 250 U / min, in particular 180 U / min, such that starting from this time ignitions of a combustion mixture can take place. In the interval between the operating points "1" and "2", the internal combustion engine reaches its idling speed of about 750 rpm, with rotational nonuniformities occurring in the starting stage at the intervals "0" - "1" and "1" - "2" 110 be steamed.

Hat die Brennkraftmaschine ihre Leerlaufdrehzahl erreicht, kann in einem Intervall „2”–„3” eine Aktion des Fahrbetriebes durchgeführt werden, wobei die Brennkraftmaschine ein positives Moment abgibt und beispielsweise auf eine Drehzahl von 1500 U/min beschleunigt wird. In dem Intervall „2”–„3” auftretende Drehungleichförmigkeiten werden durch die zweit Stufe 112, die als Fahrbetriebs-Entkopplung 114 ausgebildet ist, von dem Antriebsstrang entkoppelt, wobei die Fahrbetriebs-Entkoppelung 114 dämpfungsfrei arbeitet und die Startstufe 110 sich in einer Anschlagsposition befindet, so dass keine Dämpfung auftritt.If the internal combustion engine has reached its idling speed, an action of the driving operation can be carried out in an interval "2" - "3", wherein the internal combustion engine outputs a positive torque and, for example, is accelerated to a rotational speed of 1500 rpm. In the interval "2" - "3" occurring rotational nonuniformities are through the second stage 112 that as driving decoupling 114 is formed, decoupled from the drive train, wherein the driving decoupling 114 without damping and the starting stage 110 is in a stop position, so that no damping occurs.

Ergibt sich nun eine Betriebssituation, beispielsweise ein Fahren hinter einem anderen Fahrzeug, in der ein Fahrzeug aus einem Zugbetrieb, das heißt aus einer Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine (Moment „plus”) in einen Schubbetrieb wechseln muss (Moment „minus”) – wie in dem Intervall „3”–„4” gezeigt, wirkt neben der Fahrbetriebs-Entkopplung 114 auch die Startstufe 110, in dem in einer Startstufe 110 eine Dämpfung erfolgt. Eine solche Wirkung zeigen Schwungräder gemäß dem Stand der Technik nicht, denn bei diesen befinden sich die vorhandenen Dämpfungsfedern, die als Bogenfedern ausgebildet sind, in einem Zustand der Selbsthemmung und fallen durch einen Freiweg durch, was wegen der notwendigerweise harten Federn der Fahrbetriebsentkopplung zu einem Brummen und zu Schlägen führt, die auch mit einem Verschleiß verbunden sind. Dagegen wirkt die Startstufe 110 gemäß der Erfindung mit ihrem gezielten Einsatz eines reibungsbehafteten Verdrehspieles dämpfend, und sie verbessert damit das Betriebsverhalten des Antriebsstrangs. Die Startstufe 110 wirkt in gleicher Weise bei einer erneuten Leistungsabforderung im Intervall „4”–„5”, so dass die Startstufe 110 mehr ist, als eine einfache Startstufe gemäß dem Stand der Technik.Now results in an operating situation, such as driving behind another vehicle in which a vehicle from a train operation, that is, from a power output of the internal combustion engine (torque "plus") must switch to a coasting operation (torque "minus") - as in the Interval "3" - "4" shown, acts in addition to the driving decoupling 114 also the starting level 110 in which in a starting stage 110 a damping takes place. Such an effect does not show flywheels according to the prior art, because these are the existing damping springs, which are formed as bow springs, in a state of self-locking and fall through a free path, which due to the necessarily hard springs of driving decoupling to a humming and leads to shocks, which are also associated with wear. On the other hand, the starting stage works 110 according to the invention with its targeted use of a frictional backlash dampening, and it thus improves the performance of the drive train. The starting stage 110 acts in the same way at a renewed power request in the interval "4" - "5", so that the starting stage 110 is more than a simple starting stage according to the prior art.

Durch die Erfindung ist es möglich und in der bevorzugten Ausgestaltung auch gewünscht, dass ein Verdrehweg in der Fahrbetriebs-Entkopplung 114 von 30° bis 50° vorzugsweise 40° zur Verfügung steht. Der Verdrehweg in der Startstufe 110 liegt vorzugsweise bei bis zu 80°, insbesondere bei 50° Verdrehung. Die großen zulässigen Verdrehwege gehen mit einer gesenkten Gesamtfederrate des Schwungrades 100 einher.By the invention it is possible and in the preferred embodiment also desired that a Verdrehweg in driving decoupling 114 from 30 ° to 50 °, preferably 40 °. The twisting path in the starting stage 110 is preferably up to 80 °, in particular at 50 ° rotation. The large permissible Verdrehwege go with a lowered total spring rate of the flywheel 100 associated.

Die besonders bevorzugte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades 100 kann im Rahmen der Erfindung auch als Schwungrad mit einer Startstufe 110 als Innendämpfer und einem reibungsarmen Außendämpfer mit niedriger Federrate ausgeführt werden.The particularly preferred first embodiment of a flywheel according to the invention 100 may in the context of the invention as a flywheel with a starting stage 110 as an internal damper and a low-friction outer damper low spring rate are performed.

Ein erfindungsgemäßes Schwungrad 200 gemäß einer in 2 anhand eines Ersatzschaltbildes gezeigten besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Schwungrad 100 gemäß der ersten Ausführungsform lediglich in einer Detailänderung der ersten Stufe 208, sodass für Elemente der zweiten Ausführungsform, die Elemente der ersten Ausführungsform entsprechen, Bezugszeichen verwendet worden sind, die gegenüber der ersten Ausführungsform um 100 erhöht sind. Auf die entsprechende Beschreibung wird hiermit ausdrücklich verwiesen und Bezug genommen.An inventive flywheel 200 according to a in 2 shown with an equivalent circuit shown particularly preferred second off Guidance differs from the flywheel 100 according to the first embodiment, only in a detail change of the first stage 208 in that, for elements of the second embodiment corresponding to elements of the first embodiment, reference numerals have been used which are different from the first embodiment 100 are increased. The corresponding description is hereby expressly referred to and incorporated by reference.

Die Funktion des Schwungrades 200 ist entsprechend der Funktion des ersten Schwungrades 100, wobei wiederum auch die Startstufe 210 nicht nur in einer Startphase Wirkung entfaltet.The function of the flywheel 200 is according to the function of the first flywheel 100 , again with the starting stage 210 not only in an initial phase effect.

Wie die erste Ausführungsform weist die zweite Ausführungsform ein erstes Schwungradelement 202, ein zweites Schwungradelement 204 sowie ein dazwischen angeordnetes Feder- und Dämpfungssystem 206 auf, welches neben der ersten Stufe 208 eine außen liegende zweite Stufe 212 aufweist. Die erste Stufe 208 ist wiederum eine Startstufe 210, und die zweite Stufe 212 eine Entkopplung 214. Mit ihren Druckfederpaaren 218, einer Eingangsscheibe 220, einer Ausgangsscheibe 222, ersten und zweiten Federn 224, 226 sowie einem Nulllageelement 228 gleicht die zweite Stufe 212 der zweiten Ausführungsform der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades 100. Wie bei der ersten Ausführungsform sind in dem Feder- und Dämpfungssystem 206 die erste und die zweite Stufe 208, 212 über ein Rotationselement 216 in Reihe geschaltet.Like the first embodiment, the second embodiment has a first flywheel element 202 , a second flywheel element 204 and an interposed spring and damping system 206 on which next to the first stage 208 an external second stage 212 having. The first stage 208 is again a starting level 210 , and the second stage 212 a decoupling 214 , With her compression spring pairs 218 , an input disk 220 , an output disk 222 , first and second springs 224 . 226 and a zero position element 228 equals the second stage 212 the second embodiment of the first embodiment of a flywheel according to the invention 100 , As in the first embodiment are in the spring and damping system 206 the first and the second stage 208 . 212 via a rotary element 216 connected in series.

Auch die erste Stufe 208 der zweiten Ausführungsform weist ein erstes Federelement 230 sowie ein erstes und ein zweites Dämpfungselement 234, 236 auf, wobei das erste Federelement 230 jedoch zwischen einer Ausgangsseite 238 und einer Eingangsseite 240 derart angeordnet ist, dass die Federwirkung erst nach Durchlaufen eines Spiels einsetzt. Dies senkt die Federrate der als Startstufe 210 ausgebildeten ersten Stufe 208 und verbessert dadurch das Resonanzverhalten. Das dabei im Zusammenhang mit dem ersten Federelement 230, das als Bogenfeder 232 ausgebildet ist, verwendete Bauelement ist mit 250 bezeichnet. Vorzugsweise ist mindestens eines der Dämpfungselemente 234, 236 derart fliehkraftbetätigt ausgebildet, dass mit zunehmender Fliehkraft die Reibung und damit die Dämpfung erhöht wird.Also the first stage 208 The second embodiment has a first spring element 230 and a first and a second damping element 234 . 236 on, wherein the first spring element 230 however, between an output side 238 and an input page 240 is arranged such that the spring action begins after passing through a game. This lowers the spring rate of the as a starting stage 210 trained first stage 208 and thereby improves the resonance behavior. This in connection with the first spring element 230 as bow spring 232 is formed, used device is with 250 designated. Preferably, at least one of the damping elements 234 . 236 designed so centrifugally operated that with increasing centrifugal force, the friction and thus the damping is increased.

Ein in 3 anhand eines Ersatzschaltbildes gezeigtes Schwungrad 300 gemäß einer besonders bevorzugten dritten Ausführungsform der Erfindung kann als Weiterbildung der ersten oder zweiten Ausführungsform ausgebildet sein, wobei dann eine erste Stufe 308 mit oder ohne eine Steuerscheibe 350 ausgebildet ist. Da die dritte Ausführungsform eine Weiterbildung der ersten bzw. zweiten Ausführungsform ist, werden für Elemente, die der ersten bzw. zweiten Ausführungsform entsprechen, Bezugzeichen verwendet, die um 200 bzw. 100 erhöht sind. Auf die entsprechende Beschreibung wird ausdrücklich verwiesen und Bezug genommen.An in 3 on the basis of an equivalent circuit shown flywheel 300 According to a particularly preferred third embodiment of the invention may be formed as a development of the first or second embodiment, in which case a first stage 308 with or without a control disc 350 is trained. Since the third embodiment is a development of the first or second embodiment, for elements corresponding to the first and second embodiment, reference numerals are used to 200 respectively. 100 are increased. The corresponding description is expressly referred to and incorporated by reference.

Von der ersten und zweiten Ausführungsform unterscheidet sich die dritte Ausführungsform in der Gestaltung der zweiten Stufe 312, welche ein zweites Rotationselement 360 aufweist, welches zwischen in Reihe geschalteten Druckfedern oder – wie in 3 gezeigt – reibungsarmen Biegedrehfedern 362, 364 angeordnet ist.Of the first and second embodiments, the third embodiment differs in the configuration of the second stage 312 , which is a second rotation element 360 which is connected between series-connected compression springs or - as in 3 shown - low-friction bending torsion springs 362 . 364 is arranged.

Bei der dritten Ausführungsform ist das erste Federelement 330, welches mit der gesamten Startstufe 310 innerhalb der zweiten Stufe 312 angeordnet ist, eine sehr weiche Feder, um eine gute Entkopplung zu bewirken. Durch das erste und das zweite Reibungselement 334, 336 wird gleichwohl eine flache Federrate bewirkt, die für das Resonanzverhalten in einer Startphase positiv ist. Die Reibungselemente 334, 336 bewirken wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform eine gestufte Spielreibung.In the third embodiment, the first spring element 330 , which with the entire starting stage 310 within the second stage 312 is arranged, a very soft spring to effect a good decoupling. By the first and the second friction element 334 . 336 However, a flat spring rate is effected, which is positive for the resonance behavior in a start-up phase. The friction elements 334 . 336 cause a stepped play friction as in the first and the second embodiment.

Ein Schwungrad 400 gemäß dem in 4 gezeigten Ersatzschaltbild entspricht in wesentlichen Elementen den zuvor beschriebenen Schwungrädern 100, 200, 300, sodass zur Bezeichnung von Elementen des Schwungrades 400, die Elementen der ersten, zweiten bzw. dritten Ausführungsform entsprechen, Bezugzeichen verwendet worden sind, die um 300, 200 bzw. 100 erhöht worden sind. Auf die entsprechende Beschreibung wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen und verwiesen.A flywheel 400 according to the in 4 shown equivalent circuit diagram corresponds in essential elements to the flywheels described above 100 . 200 . 300 , so as to designate elements of the flywheel 400 , which correspond to elements of the first, second and third embodiment, reference numerals have been used to 300 . 200 respectively. 100 have been increased. The corresponding description is hereby incorporated by reference and referenced.

Das Schwungrad 400 weist zwischen einem ersten Schwungradelement 402 und einem zweiten Schwungradelement 404 ein Feder- und Dämpfungssystem 406 auf, bei dem eine erste Stufe 408 und eine zweite Stufe 412 gebildet sind. Die zweite Stufe 412 gleicht der zweiten Stufe 312 der dritten Ausführungsform, sodass auf diese Ausführungsform diesbezüglich ausdrücklich Bezug genommen und verwiesen wird. Auch in der Funktion gleicht die vierte Ausführungsform den anderen Ausführungsformen, wobei die Entkopplung allerdings besser ist. Bei allen bevorzugten Ausführungsformen ist wesentlich, dass in den Entkopplungsstufen eine Kopplung über eine Dämpfung nicht besteht.The flywheel 400 points between a first flywheel element 402 and a second flywheel element 404 a spring and damping system 406 on, at which a first stage 408 and a second stage 412 are formed. The second stage 412 is like the second stage 312 of the third embodiment, so that reference is expressly made to and reference to this embodiment in this regard. Also in the function, the fourth embodiment is similar to the other embodiments, but the decoupling is better. In all preferred embodiments, it is essential that in the decoupling stages a coupling via a damping does not exist.

Dagegen ist die erste Stufe 408 der dritten Ausführungsform zu den ersten Stufen der früheren Ausführungsformen unterschiedlich gestaltet, indem eine Reibungsstufe 470 und eine Entkopplungsstufe 472 in Reihe geschaltet sind.In contrast, the first stage 408 of the third embodiment to the first stages of the earlier embodiments differently shaped by a friction stage 470 and a decoupling stage 472 are connected in series.

In der Reibungsstufe 470 sind ein erstes Dämpfungselement 435 und ein zweites Dämpfungselement 437 parallel geschaltet, wobei die Dämpfungselemente 435 und 437 im Wesentlichen den Dämpfungselementen 134 und 136 entsprechen, nicht jedoch zu einem Federelement parallel geschaltet sind. Die Reibungselemente 435, 437 bewirken eine gestufte Spielreibung zur Dämpfung einer Zwischenflanschresonanz und Absenkung der Gesamtresonanzfrequenz des Schwungrades 400. Um beliebige Verdrehwinkel zwischen dem ersten Schwungradelement 402 und dem zweiten Schwungradelement 404 zu verhindern, weist die Reibungsstufe einen Anschlag 474 auf, der ähnlich wie eine Steuerscheibe ausgebildet ist.In the friction stage 470 are a first damping element 435 and a second damping element 437 connected in parallel, the Dämp fung elements 435 and 437 essentially the damping elements 134 and 136 correspond, but not connected in parallel to a spring element. The friction elements 435 . 437 cause a stepped play friction for damping a Zwischenflanschresonanz and lowering the overall resonant frequency of the flywheel 400 , At any angle of rotation between the first flywheel element 402 and the second flywheel element 404 To prevent the friction level has a stop 474 on, which is similar to a control disk is formed.

Die Entkopplungsstufe 472 der ersten Stufe 408 weist ein erstes Federelement 431 auf, welches reibungs- und dämpfungsfrei ausgebildet und insbesondere als Biegedrehfeder oder Schraubendrehfeder ausgebildet ist.The decoupling stage 472 the first stage 408 has a first spring element 431 on, which is formed without friction and damping and in particular designed as a bending torsion spring or helical spring.

Der Vollständigkeit halber sei noch darauf hingewiesen, dass in der zweiten Stufe 412 erste Federn 424 und zweite Federn 426, welche reibungsfreie Druckfeder sind, über ein Element 460 einander angeschlossen sind, wobei die erste Stufe 412 insgesamt über ein Rotationselement 416 an die zweite Stufe angeschlossen ist.For completeness, it should be noted that in the second stage 412 first springs 424 and second springs 426 , which are friction-free compression spring, over an element 460 are connected to each other, the first stage 412 in total via a rotary element 416 connected to the second stage.

Bei allen besonders bevorzugten Ausführungsformen wird ein bestehender Zielkonflikt zwischen einer möglichst hohen Reibung (Dämpfung) bei einer Resonanzdrehzahl einerseits und einer möglichst geringen Reibung im Fahrbetrieb in einem besonders günstigen Verhältnis gelöst.at All particularly preferred embodiments will be existing conflict of interest between the highest possible Friction (damping) at a resonance speed on the one hand and the lowest possible friction during driving in solved a particularly favorable ratio.

Das erfindungsgemäße Schwungrad und insbesondere dessen besonders bevorzugte Ausführungsformen sind vorzugsweise für Antriebsstränge eines Personenkraftwagens mit 4-Zylinder oder 6-Zylinderantrieb und Schaltgetriebe vorgesehen, sie können aber auch vorteilhaft im Zusammenhang mit Wandlern und/oder Hybridantrieben eingesetzt werden.The Flywheel according to the invention and in particular its particularly preferred embodiments are preferred for powertrains of a passenger car provided with 4-cylinder or 6-cylinder drive and manual transmission, But they can also be beneficial in terms of converters and / or hybrid drives are used.

100100: Schwungradflywheel
102102: erstes Schwungradelementfirst flywheel element
104104: zweites Schwungradelementsecond flywheel element
106106: Feder- und DämpfungssystemFeather- and damping system
108108: erste Stufefirst step
110110: Startstufestarting stage
112112: zweite Stufesecond step
114114: Entkopplungdecoupling
116116: Rotationselementrotating member
118118: DruckfederpaareSpring pairs
120120: Eingangsscheibeinput disc
122122: Ausgangsscheibeoutput disc
124124: erste Federfirst feather
126126: zweite Federsecond feather
128128: NulllageelementZero position element
130130: erstes Federelementfirst spring element
132132: reibungsbehaftete Bogenfederfrictional bow spring
134134: erstes Dämpfungselementfirst damping element
136136: zweites Dämpfungselementsecond damping element
138138: Ausgangsseiteoutput side
140140: Eingangsseiteinput side
200200: Schwungradflywheel
202202: erstes Schwungradelementfirst flywheel element
204204: zweites Schwungradelementsecond flywheel element
206206: Feder- und DämpfungssystemFeather- and damping system
208208: erste Stufefirst step
210210: Startstufestarting stage
212212: zweite Stufesecond step
214214: Entkopplungdecoupling
216216: Rotationselementrotating member
218218: DruckfederpaareSpring pairs
222222: Ausgangsscheibeoutput disc
224224: erste Federfirst feather
226226: zweite Federsecond feather
228228: NulllageelementZero position element
230230: erstes Federelementfirst spring element
232232: reibungsbehaftete Bogenfederfrictional bow spring
234234: erstes Dämpfungselementfirst damping element
236236: zweites Dämpfungselementsecond damping element
238238: Ausgangsseiteoutput side
240240: Eingangsseiteinput side
250250: Steuerscheibecontrol disc
300300: Schwungradflywheel
308308: erste Stufefirst step
310310: Startstufestarting stage
312312: zweite Stufesecond step
330330: erstes Federelementfirst spring element
334334: erstes Dämpfungselementfirst damping element
336336: zweites Dämpfungselementsecond damping element
350350: Steuerscheibecontrol disc
360360: Rotationselementrotating member
362362: reibungsarme Biegefederfriction bending spring
364364: reibungsarme Biegefederfriction bending spring
400400: Schwungradflywheel
402402: erstes Schwungradelementfirst flywheel element
404404: zweites Schwungradelementsecond flywheel element
406406: Feder- und DämpfungssystemFeather- and damping system
408408: erste Stufefirst step
412412: zweite Stufesecond step
416416: Rotationselementrotating member
424424: erste Federfirst feather
426426: zweite Federsecond feather
431431: erstes Federelementfirst spring element
435435: Dämpfungselementdamping element
437437: Dämpfungselementdamping element
460460: Elementelement
470470: Reibungsstufefriction stage
472472: Entkopplungsstufedecoupling stage
474474: Anschlagattack

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 3545857 C1 [0003]
- DE 3609149 C2 [0004]

Claims

Flywheel, with a first flywheel element ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ), a second flywheel element ( 104 ; 204 ; 304 ; 404 ) and an interposed spring and damping system ( 106 ; 206 ; 306 ; 406 ), which comprises a first and a second stage ( 108 . 112 ; 208 . 212 ; 308 . 312 ; 408 . 412 ), the first stage being a damped stage ( 108 ; 208 ; 308 ; 408 ), characterized in that the second stage ( 112 ; 212 ; 312 ; 412 ) low attenuation, in particular attenuation-free is formed, wherein the first stage ( 108 ; 208 ; 308 ; 408 ) and second stage ( 112 ; 212 ; 312 ; 412 ) are connected in series.

Flywheel according to claim 1, characterized in that the second stage ( 112 ; 212 ; 312 ; 412 ) at least a first, preferably a plurality of compression spring pairs ( 118 ; 218 ), which are preferably connected in series.

Flywheel according to claim 1 or 2, characterized in that the first and the second stage ( 112 ; 212 ; 312 ; 412 ) are arranged on different effective radii with respect to a common axis of rotation, wherein the second stage ( 112 ; 212 ; 312 ; 412 ) preferably over a larger effective radius, in particular in relation to the first stage ( 108 ; 208 ; 308 ; 408 ) is arranged radially on the outside.

Flywheel according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first stage ( 108 ; 208 ; 308 ) at least one first spring element ( 130 ; 230 ; 330 ), which is designed as a frictional spring, in particular bow spring.

Flywheel according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first spring element ( 130 ; 230 ; 330 ) only after passing through a free path (torsional backlash), especially after a backlash of 10 ° -20 °, preferably 15 ° acts,

Flywheel according to claim 4 or 5, characterized in that the first stage ( 108 ; 208 ; 308 ) parallel to the first spring element ( 130 ; 230 ; 330 ) has at least one friction element as a damping element.

Flywheel according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first stage ( 108 ; 208 ; 308 ) has at least a first and a second damping region, wherein preferably the effect of the damping regions in dependence on a twisting angle, wherein preferably the second damping region has active elements, which unfolded their effect only after passing through a torsional backlash.

Flywheel according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first stage ( 108 ; 208 ; 308 ) has at least one damping element whose damping increases with increasing centrifugal force.

Flywheel according to one of claims 1 to 8, characterized in that the first and the second stage ( 108 . 112 ; 212 ; 308 . 312 ; 408 . 412 ) are arranged on different effective radii with respect to a common axis of rotation, wherein the second stage ( 112 ; 212 ; 312 ; 412 ) preferably over a larger effective radius, in particular in relation to the first stage ( 108 ; 208 ; 308 ; 408 ) is arranged radially on the outside.