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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 3.
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Ein Drehschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist aus der
DE 2449198 A1 bekannt. Den Drehschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist aus der
DE 38 31 515 A1 bekannt.
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Verbrennungsmotoren von Automobilen arbeiten intermittierend. Aufgrund der intermittierenden Arbeitsweise entstehen im Antriebsstrang Drehschwingungen, die durch Drehschwingungsdämpfer zumindest teilweise kompensiert werden können. Bereits seit langem werden als Drehschwingungsdämpfer sogenannte Zweimassenschwungräder eingesetzt. Ebenfalls bekannt sind Tilger, bei denen eine Masse oszilliert.
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Herkömmliche Drehschwingungsdämpfer haben mehrere Nachteile:
- – komplexe Bauweise
- – hoher Preis
- – herkömmliche Drehschwingungsdämpfer sind auf einen oder mehrere Arbeitspunkte ausgelegt. In anderen Arbeitspunkten ist die Dämpfungscharakteristik nicht optimal.
- – Aufgrund zunehmend steigender Motordrehmomente steigen auch die zu dämpfenden Drehschwingungsleistungen. Herkömmliche Drehschwingungsdämpfer weisen deshalb eine hohe Massenträgheit auf, was sich ungünstig auf die Dynamik des Antriebsstrangs und auf das Fahrzeuggewicht auswirkt.
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Vereinfacht ausgedrückt weisen herkömmliche Zweimassenschwungräder eine Eingangsscheibe und eine Ausgangsscheibe auf, wobei zwischen der Eingangsscheibe und der Ausgangsscheibe mehrere tangential angeordnete Feder-/Dämpfungselemente vorgesehen sind. Diese dämpfen Drehschwingungen, das heißt Relativverdrehungen der Eingangsscheibe gegenüber der Ausgangsscheibe bzw. umgekehrt, wobei sich die Feder-/Dämpfungselemente in Umfangs- bzw. Tangentialrichtung verformen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehschwingungsdämpfer zu schaffen, der konstruktiv einfach und kompakt aufgebaut ist und zur Dämpfung starker Drehschwingungen geeignet ist.
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Diese Aufgabe wir durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die Erfindung geht von einem Drehschwingungsdämpfer aus, der ein erstes Element, welches ein antriebsseitiges Element bildet und ein zweites Element aufweist, welches ein abtriebsseitiges Element bildet. Das erste und das zweite Element sind koaxial zueinander angeordnet und können in einem vorgegebenen Winkelbereich bezüglich der gemeinsamen Drehachse relativ zueinander verdreht werden. Zwischen dem ersten und dem zweiten Element ist ein Spalt vorgesehen, der sich in Umfangsrichtung bezüglich der gemeinsamen Drehachse der beiden Elemente erstreckt. In diesem Spalt ist mindestens ein Zwischenelement angeordnet.
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Bei einer Relativverdrehung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element bzw. umgekehrt ändert sich die „Breite” des Spalts, wobei mindestens das erste oder das zweite Element oder das mindestens eine Zwischenelement elastisch ist und sich bei einer Änderung der Breite des Spalts entsprechend verformt. Unter dem Begriff „Breite des Spalts” ist eine Längendimension zu verstehen, die im Unterschied zu herkömmlichen Zweimassenschwungrädern im wesentlichen senkrecht zur Umfangs- bzw. Tangentialrichtung des ersten bzw. zweiten Elementes ist.
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Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist unter dem Begriff „Breite des Spalts” die Breite in Radialrichtung zu verstehen. Das erste und das zweite Element sind bei dieser Ausführungsform so gestaltet, dass sich bei einer Relativverdrehung der beiden Elemente die Breite des Spalts in Radialrichtung verändert, wobei das erste und/oder das zweite Element und/oder das im Spat angeordnete Zwischenelement in Radialrichtung elastisch ist und sich entsprechend der momentanen Breite des Spalts verformt.
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Vorzugsweise ist bei der ersten Ausführungsform der Erfindung in Axialrichtung gesehen ein Außenumfang des ersten Elementes und/oder ein Innenumfang des zweiten Elements oval Bei einer Relativverdrehung der beiden Elemente verändert sich also die radiale Breite des zwischen dem Außenumfang und dem Innenumfang ausgebildeten Spalts.
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Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind das erste und das zweite Element so gestaltet, dass sich bei einer Relativverdrehung der beiden Elemente die Breite des Spalts in Axialrichtung verändert, wobei mindestens das erste und/oder das zweite Element bzw. mindestens das Zwischenelement in Axialrichtung elastisch ist.
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Bei der zweiten Ausführungsform ist das Zwischenelement zwischen einander zugewandten Stirnseiten des ersten und zweiten Elements angeordnet. Vorzugsweise ist die Stirnseite des ersten oder/und des zweiten Elements in Umfangsrichtung rampenförmig bzw. wellig gestaltet. Nach einer Weiterbildung der Erfindung können auch beide Stirnseiten, das heißt die des ersten und des zweiten Elements in Umfangsrichtung rampenförmig bzw. wellig gestaltet sein.
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Vorzugsweise ist an einer oder beiden Stirnseiten des ersten bzw. zweiten Elements jeweils eine in Umfangsrichtung verlaufende rillenartige Vertiefung vorgesehen, ähnlich wie bei einem Kugellager, in der das Mindestens eine Zwischenelement angeordnet ist.
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Sowohl bei der ersten Ausführungsform als auch bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung können in dem Spalt in Umfangsrichtung verteilt mehrere Zwischenelementen angeordnet sind. Die Zwischenelemente können ähnlich wie bei einem Kugellager durch ein als „Käfig” fungierendes Elemente in Umfangsrichtung in konstantem Abstand zueinander gehalten werden.
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Vorzugsweise bestehen die Zwischenelemente aus elastischem Material.
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Im folgenden wir die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung mit „radialer Verformung”; und
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2, 3 ein Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung mit „axialer Verformung”.
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1 zeigt in schematischer Darstellung einen Drehschwingungsdämpfer 1 im Querschnitt. Der Drehschwingungsdämpfer 1 weist ein erstes ringförmiges Element 2 und ein koaxial dazu im Inneren des ringförmigen Elements 2 angeordnetes zweites Element 3 auf. Beispielsweise kann das erste Element 2 ein Antriebselement und das zweite Element 3 ein Abtriebselement sein, oder umgekehrt. Das erste Element 2 weist hier eine Innenkontur 4 auf, die durch zwei Kreisbogenabschnitte 4a, 4b gebildet ist. Die Innenkontur 4 hat also eine ellipsenähnliche bzw. ovale Form.
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Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist auch die Außenkontur 5 des zweiten Elementes „unrund”, das heißt ovalförmig. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist zwischen der Innenkontur des ersten Elementes 2 und der Außenkontur des zweiten Elementes 3 ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Spalt Sp vorgesehen. In dem Spalt Sp sind zwei in dem hier gezeigten Querschnitt kreisförmige Zwischenelemente, 6, 7 angeordnet.
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Um eine Relativverdrehung des ersten Elementes 2 gegenüber dem zweiten Element 3 bzw. umgekehrt zu ermöglichen, muss mindestens
- – die Innenkontur 4 des ersten Elementes 2 oder/und
- – das zweite Element 4, insbesondere dessen Außenkontur oder/und
- – die Zwischenelemente 6, 7
in gewissem Umfang radial elastisch sein.
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Bei einer Relativverdrehung des ersten Elementes 2 gegenüber dem zweiten Element 3 bzw. umgekehrt ändert sich nämlich die radiale „Breite” des Spalts Sp, was durch eine entsprechende radiale Verformung des ersten Elementes 2 oder des zweiten Elementes 3 oder der Zwischenelemente 6, 7 aufgenommen werden muss.
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Die radiale Verformung eines oder mehrerer der oben genannte Elemente wird zur Dämpfung von Drehschwingungen eingesetzt.
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Alternativ zu den hier gezeigten Konturen, das heißt der Innenkontur 4 und der Außenkontur 5 sind eine Vielzahl anderer Konturen denkbar. Wesentlich ist, dass die Innenkontur 4 und die Außenkontur 5 so gestaltet sind, dass sich bei einer Relativverdrehung die radiale Breite des Spalts Sp ändert und diese radiale Spaltbreitenänderung durch eine elastische Verformung eines der Bauelemente aufgenommen wird. Aufgrund der elastischen Verformung eines der Bauelemente ergibt sich ein der Drehschwingung entgegenwirkendes Rückstellmoment.
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2 zeigt einen Drehschwingungsdämpfer 1 mit „axialer” Verformung. Auch hier sind ein erstes Element 2 mit einer ersten Welle 8 und ein zweites Element 3 mit einer zweiten Welle 9 vorgesehen. Die Welle 8 kann beispielsweise eine Antriebswelle und die Welle 9 eine Abtriebswelle sein oder umgekehrt. Das erste Element 2 weist eine Ausnehmung 10 auf. An einem ersten axialen Ende der Ausnehmung 10 ist eine ringförmige Laufscheibe 11 mit sich in Umfangsrichtung erstreckenden rillenartigen Vertiefungen 12, 13 vorgesehen. Am anderen axialen Ende der Ausnehmung 10 ist ebenfalls eine Laufscheibe 14 vorgesehen. Die Laufscheibe 14 weist an ihrer Stirnseite 15 ebenfalls in Umfangsrichtung verlaufende rillenartige Vertiefungen 12', 13' auf.
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Das zweite Element 3 weist an seinen Stirnseiten 15' 16 ebenfalls rillenartige Vertiefungen auf, die den rillenartigen Vertiefungen 12, 13 bzw. 12', 13' zugeordnet sind. In den rillenartigen Vertiefungen sind jeweils in Umfangsrichtung verteilt mehrere Zwischenelemente 17–24 angeordnet.
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Wesentlich für die Funktion als Drehschwingungsdämpfer ist, dass die einander zugewandten Stirnseiten der Laufscheiben 11 und des zweiten Elementes 3 bzw. der Laufscheibe 14 und des zweiten Elementes 3 so gestaltet sind, dass sich bei einer Relativverdrehung des zweiten Elementes 2 gegenüber dem ersten Element 3 die „Rillenbreite” der rillenartigen Vertiefungen 17–24 bzw. der entsprechenden Vertiefungen des zweiten Elementes 3 in Axialrichtung verändert, was aus 2 in Zusammenschau mit 3 ersichtlich ist.
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3 zeigt den Drehschwingungsdämpfer 1 der 2 in einem Zustand, bei dem das erste Element 2 gegenüber dem zweiten Element 3 in Umfangsrichtung verdreht ist. Es ist ersichtlich, das die „Breite B” des durch die rillenartigen Vertiefungen gebildeten Spalt sich bei einer Relativverdrehung des ersten Elementes 2 gegenüber dem zweiten Element 3 verändert. Um die axiale Spaltbreitenveränderung zu kompensieren, muss
- – die Laufscheibe 11 bzw. 14 oder/und
- – das zweite Elemente 3 oder/und
- – die Zwischenelemente 17–24 (in 3 nicht dargestellt)
elastisch sein.
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Durch die elastische Verformung eines oder mehrerer der oben genannten Elemente entsteht bei einer Relativverdrehung des ersten Elements 2 gegenüber dem zweiten Element 3 ein Rückstellmoment, das Drehschwingungsbewegungen entgegenwirkt.
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Das in den 2 und 3 schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel ist keinesfalls einschränkend zu sehen. Wesentlich ist, dass ein Spalt, der zwischen dem ersten Element 2 und dem zweiten Element 3 ausgebildet ist, sich bei einer Relativverdrehung der beiden Elemente 2, 3 in Axialrichtung verändert und dass die axiale Spaltbreitenänderung durch mindestens ein elastisches Element kompensiert wird, das durch das erste oder durch das zweite Element 2 bzw. 3 oder durch ein oder mehrere elastische Zwischenelemente gebildet ist. Drehschwingungsbewegungen werden also durch eine „axiale Verformung” mindestens eines Bauteils kompensiert.