DE102008033777A1

DE102008033777A1 - Vorrichtung zum Ausgleich von Drehmomentschwankungen

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Publication number: DE102008033777A1
Application number: DE102008033777A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Mende; Jürgen Dr. Kroll; Alexander Dr. Fidlin
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2009-03-05
Also published as: DE112008002074A5; WO2009026872A1

Abstract

Vorrichtung zum Ausgleich von Drehmomentschwankungen einer drehbaren Welle, wobei die Vorrichtung mindestens einen Energiespeicher umfasst, der ein von einer Drehstellung der Welle abhängiges Moment auf diese ausübt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleich von Drehmomentschwankungen einer drehbaren Welle, insbesondere einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine.
Zur Dämpfung von Wechselmomenten drehender Wellen, insbesondere bei Brennkraftmaschinen, werden im Stand der Technik entweder ausreichend große Schwungmassen verwendet, deren Drehträgheit groß ist gegenüber dem Wechselmoment, oder es werden zum Beispiel zwei Massenschwungräder verwendet, die durch gegeneinander gegen Federkraft und ggf. unter Dissipierung von Arbeit verdrehbare Massen eine Schwingungsdämpfung bewirken. Letztere sind bekannt als so genannte Zweimassenschwungräder (ZMS). Die Dämpfungswirkung der aus dem Stand der Technik bekannten Einrichtungen fußt auf der Drehträgheit der beteiligten Partner, eine durch schwankende Momente erzeugte Winkelbeschleunigung der Welle bzw. Kurbelwelle bewirkt also die Speicherung bzw. Rückgabe aus dem Speicher oder Dissipierung von Energie.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, alternative Wirkungsmechanismen zur Schwingungsdämpfung bereitzustellen.
Dieses Problem wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Ausgleich von Drehmomentschwankungen einer drehbaren Welle, insbesondere einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung mindestens einen Energiespeicher umfasst, der ein von einer Drehstellung der Welle abhängiges Moment auf diese ausübt. Die von dem Moment des Energiespeichers über eine Umdrehung der Welle verrichtete Arbeit ist dabei vorzugsweise -abgesehen von Reibung- null. Die Wirkung der Vorrichtung zum Ausgleich von Drehmomentschwankungen ist nahezu unabhängig von der Winkelbeschleunigung der Welle und hängt in erster Näherung allein von deren Drehstellung ab.
Der Energiespeicher umfasst vorzugsweise mindestens ein Federelement, das über ein Kurvengetriebe mit der Welle in Wirkverbindung steht. Das Kurvengetriebe setzt die fortlaufende Drehung der Welle auf einfach zu realisierende Weise in ein wiederkehrendes Bewegungsmuster des Federelementes um. Das Kurvengetriebe ist vorzugsweise Teil eines Einmassenschwungrades, so dass das Einmassenschwungrad also eine Kurvenbahn umfasst, die mit dem Federelement oder den Federelementen in Wirkverbindung steht. Die Federele mente sind auf einer Seite gehäusefest gelagert und stehen auf der anderen Seite mit dem Kurvengetriebe in Wirkverbindung, so dass diese je nach Drehstellung der Welle mehr oder minder weit federelastisch betätigt werden. Die Federelemente können Zugfedern, Druckfedern, Torsionsfedern oder dergleichen sein.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Federelement ein Rollenstößel ist, der ein Kontaktelement umfasst, das mittels einer Feder auf eine Kurvenbahn einer Kurvenscheibe, die mit der Welle fest verbunden ist, gedrückt wird. Alternativ ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Federelement ein Rollenhebel ist, der ein Kontaktelement umfasst, das mittels einer Feder auf die Kurvenbahn der Kurvenscheibe, die mit der Welle fest verbunden ist, gedrückt wird. Die Feder ist vorzugsweise zwischen dem Kontaktelement und einer gehäusefesten Lagerung verspannt. Derartige Ausführungen sind einfach und unter Nutzung gängiger Maschinenelemente zu realisieren.
Das Kontaktelement ist bevorzugt eine drehbar gelagerte Rolle. Dies ermöglicht eine einfache Ausgestaltung des Kontaktelementes bei geringer Reibung.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Gerade in Richtung der durch das Kontaktelement auf die Kurvenbahn ausgeübten Kraft einen Normalenabstand von der Drehachse der Welle hat, sodass das Kontaktelement über die Kurvenbahn ein Moment auf die Welle ausübt. Die Wirkungsrichtung der durch das Kontaktelement auf die Kurvenbahn ausgeübten Kraft hat somit einen Hebelarm gegenüber der Drehachse der Welle bzw. der Kurvenbahn, so dass durch die vermittels des Kontaktelements auf die Kurvenbahn ausgeübte Kraft ein Drehmoment auf die Welle ausgeübt wird. Ist der Hebelarm null, so wird kein Drehmoment auf die Welle aufgeübt. Über die Größe des Hebelarms kann das Drehmoment beeinflusst werden. Dazu kann vorgesehen sein, dass ein gehäuseseitiger Fußpunkt des Federelements verschiebbar gelagert ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein gehäuseseitiger Fußpunkt des Federelementes drehbar gelagert ist. Durch verschiebbare bzw. drehbare Lagerung des Federelementes kann zum einen die Vorspannkraft der Feder geändert werden, zum anderen kann der für die Aufbringung des Momentes wirksame Hebelarm geändert werden. Die Drehmomentkennlinie über den Kurbelwellenwinkel der Dämpfungseinrichtung kann somit nahezu beliebig eingestellt werden. Eine derartige Verstellung kann so vorgesehen sein, dass diese nur zu Wartungszwecken benutzt wird, beispielsweise um die Kennlinie der Dämpfungseinrichtung an eine bestimmte Brennkraftmaschine anzupassen, kann aber auch ebenso derart ausgestaltet sein, dass eine Verstellung während des Betriebes möglich ist und so die Dämpfungseigenschaften der Dämpfungseinrichtung gesteuert oder geregelt werden können. Dazu kann die Verstellung beispielsweise elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgen.
Das Kontaktelement kann radial innerhalb oder radial außerhalb der Kurvenbahn angeordnet sein. Im ersten Fall wird also das Kontaktelement von der Kurvenbahn umschlossen. Im zweiten Fall liegt das Kontaktelement außerhalb der geschlossenen Kurvenbahn. Bezüglich ihrer Wirkung können beide Ausgestaltungen ineinander überführt werden, es handelt sich also jeweils wechselweise um eine geometrische Umkehr.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kurvenbahn mindestens eine Ausbuchtung und mindestens eine Einschnürung aufweist. Über die Ausbuchtungen und Einschnürungen wird der Drehmomentverlauf des durch die Vorrichtung zum Ausgleich von Drehmomentschwankungen auf die Welle ausgeübten Drehmomentes gesteuert. Es können hier beliebig viele Ausbuchtungen und Einschnürungen aneinander gereiht werden. Die Ausbuchtungen können als bereichsweise Vergrößerung des Radius einer Kreisscheibe gegenüber ihrem regulären Umfang aufgefasst werden, die Einschnürungen entsprechen als bereichsweise Verringerung des Radius der Kreisscheibe.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kurvengetriebe mehrere Kurvenscheiben umfasst, die in axialer Richtung bezogen auf die Drehachse der Welle nebeneinander angeordnet sind, wobei jeder Kurvenscheibe mindestens ein Federelement zugeordnet ist.
Die Vorrichtung zum Ausgleich von Drehmomentschwankungen kann zusammen mit einer Kupplung und/oder einem Mehrmassenschwingrad eine Baugruppe bilden. Durch diese Maßnahme kann Bauraum gespart werden und es können Teile der jeweiligen Baugruppen gemeinsam benutzt werden, so z. B. Gehäuse und dergleichen.
Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle, die mit einer Anzahl an Kolben von Zylindern in Wirkverbindung steht, wobei die Kurbelwelle mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden ist, wobei die Summe der Ausbuchtungen und Einschnürungen einer Kurvenbahn der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine entspricht.
Durch diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die durch die einzelnen Zylinder auf die Kurbelwelle ausgeübten Wechselmomente ausgeglichen werden. Tätige Wechselmomente entstehen u. a. dadurch, dass bei einer Viertaktbrennkraftmaschine beispielsweise nur über den Arbeitstakt ein positives Moment von jedem einzelnen Zylinder beigetragen wird und ansonsten ein negatives Moment während der übrigen Takte aufzubringen ist. Jeder Momentenschwankung, die durch einen einzelnen Zylinder hervorgerufen wird, kann auf diese Weise ein Momentenausgleich zugeordnet werden.
Die Anordnung der Kurvenscheibe ist auf beiden Seiten der Kurbelwelle möglich, sie kann also auf der Seite angeordnet werden, auf der beispielsweise auch Kupplungen und Getriebe angeflanscht werden, kann aber auch auf der anderen Seite, an der üblicherweise bei gängigen Motorenbauarten sonstige Nebenaggregate angetrieben werden, angeflanscht werden. Die Kurvenscheibe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann weitere Funktionen für die Brennkraftmaschine beinhalten, beispielsweise kann die erforderliche motorseitige Massenträgheit nach Art eines Einmassenschwungrades bereitgestellt werden. Des Weiteren kann die Aufnahme von Zahnkranz- und Geberverzahnungen für Motorstart und Motorsteuerung erfolgen. Weitere momentenweiterleitende Elemente wie z. B. Zahnriemen oder Keilriemen für Nebenaggregate oder dergleichen können durch die Kurvenscheibe realisiert werden. Des Weiteren kann die Kurvenscheibe zusammen mit einer Kupplung ein integriertes Bauteil bilden, in dem beispielsweise Reibbeläge oder dergleichen der Kupplung aufgenommen werden. Alternativ ist auch eine direkte Momentendurchleitung in das Getriebe möglich, wenn also beispielsweise auf eine Kupplung verzichtet werden kann, so dass eine starre Ankopplung von Kurbelwelle und Getriebe erreicht wird. Zusätzlich ist eine Kombination des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit weiteren Schwingungsdämpfern, beispielsweise einem Zweimassenschwungrad oder dergleichen denkbar.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers;
3 eine Prinzipskizze eines Beispiels eine Momentenverlaufs;
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers;
5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers;
6 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers;
7 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers;
8 ein Ausführungsbeispiel einer Kurvenscheibe eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers für einen Vierzylinder-Viertakt-Motor;
9 ein Ausführungsbeispiel einer Kurvenscheibe eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers für einen Sechszylinder-Viertakt-Motor;
10 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers;
11 ein siebtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges. Dieser umfasst eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Kurbelwelle 2, die in bekannter Art und Weise mittels Pleuel und sich in einem Zylinder auf und ab bewegender Kolben angetrieben wird. Die Kurbelwelle ist verbunden mit einem Schwingungsdämpfer 3, der wiederum über eine Fahrzeugkupplung 4 mit einem Schaltgetriebe 5 verbunden ist, das ausgangsseitig über ein Differenzialgetriebe 6 mit zwei Antriebsachsen 7 jeweils für ein Rad 8 verbunden ist. Das Schaltgetriebe 5 kann alternativ auch als Schaltautomat ausgelegt sein, in diesem Fall kann auf eine Fahrzeugkupplung 4 verzichtet werden, ebenso ist es möglich, dass das Schaltgetriebe 5 ein so genanntes Doppelkupplungsgetriebe ist, das zwei voneinander unabhängige Getriebestränge umfasst, so dass auch die Fahrzeugkupplung 4 zweifach vorhanden ist. Die Schwingungsdämpfer 3 und die Fahrzeugkupplung 4 können als Baugruppe zusammengefasst sein, insofern erläutert 1 nur den prinzipiellen funktionellen Aufbau des Antriebsstranges eines Fahrzeuges.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers 3 als Vorrichtung zum Ausgleich von Drehmomentschwankungen der Kurbelwelle 2 als dreh barer Welle. Der Schwingungsdämpfer 3 umfasst eine Kurvenscheibe 9, deren äußere Kontur eine Kurvenbahn 10 bildet. Die Kurvenscheibe 9 ist an einer Drehachse MP fest mit der Kurbelwelle 2 verbunden, so dass die Kurvenscheibe 9 mit der Kurbelwelle 2 mitrotiert. Ein Rollenstößel 12 steht mit einer Rolle 13 in Kontakt mit der Kurvenbahn 10. Dazu wird die Rolle 13 mittels einer Druckfeder 14, die sich an einer gehäusefesten Lagerung 15 abstützt, auf die Kurvenbahn 10 gedrückt. Ein weiterer Rollenstößel 21 steht mit einer Rolle 22 ebenfalls in Kontakt mit der Kurvenbahn 10. Die Rolle 22 wird mittels einer Feder 23, die an einer gehäusefesten Lagerung 24 gelagert ist, auf die Kurvenscheibe 9 gedrückt. Die beiden Rollenstößel 12 und 21 können rotationssymmetrisch bezüglich der Drehachse MP angeordnet sein, können aber auch in einer beliebigen anderen Art und Weise angeordnet sein. Im vorliegenden Fall wird von einer rotationssymmetrischen Anordnung ausgegangen, so dass die weitere Betrachtung auf den Rollenstößel 12 beschränkt wird. Die Kraftwirkung der Rolle 13 auf die Kurvenscheibe 9 erfolgt entlang einer Wirkungsgeraden WR. Die Wirkungsgerade WR hat einen Normalenabstand X von der Drehachse MP der Kurbelwelle 2 bzw. Kurvenscheibe 9. Der Normalenabstand X ist der Hebelarm, mit dem die Kraft F bezüglich der Drehachse MP angreift, so dass durch den Rollenstößel 12 ein Moment M_MP = F·X auf die Kurbelwelle 2 ausgeübt wird.
Die Kurvenbahn 10 weist im Ausführungsbeispiel der 2 zwei Ausbuchtungen 16 und 17 gegenüber einem Grundkreis 18 sowie zwei Einschnürungen 19 und 20 gegenüber dem Grundkreis 18 auf. Der Grundkreis 18 ist ein Kreis um die Drehachse MP mit einer identischen Fläche in der Draufsicht der 2 wie die Kurvenscheibe 9. Die Kurvenbahn 10 hat eine Kontur, die in etwa einer Acht entspricht. Durch die Ausbuchtungen 16 und 17 in Verbindung mit den Einschnürungen 19 und 20 wird die Druckfeder 14 je nach Drehstellung der Kurbelwelle 2 bzw. damit der Kurvenscheibe 9 unterschiedlich stark zusammengedrückt, so dass die Kraft F, die die Rolle 13 des Rollenstößels 12 auf die Kurvenscheibe 9 ausübt und damit das Moment M_MP, das auf die Kurbelwelle 2 ausgeübt wird, je nach Drehstellung der Kurbelwelle 2 unterschiedlich ist.
3 zeigt ein Beispiel des Momentenverlaufs M_KW der Kurbelwelle (auch als Motormoment oder Antriebsmoment bezeichnet) sowie des Momentenverlaufs M_MP des durch den Rollenstößel 12 und die Kurvenscheibe 9 zusätzlich auf die Kurbelwelle 2 aufgebrachten Momentes. Dargestellt ist das Moment M über der Zeit t. Die durchgezogene Linie in der Darstellung der 3 stellt das durch die Kurbelwelle 2 abgegebene Motormoment M_KW dar. Die gestrichelte Linie stellt das durch die den Rollenstößel 12 und die Kurvenscheibe 9 auf die Kurbelwelle 2 ausgeübte Moment M_MP dar. Im Idealfall heben sich beide Momente auf und bilden ein Ge samtmoment M_GES, das konstant ist. Aus dem Verlauf des Motormoments kann somit ein Momentenverlauf M_MP bestimmt werden, der zu einem konstanten Gesamtmoment M_GES führt. Damit lässt sich unmittelbar die Kurvenbahn 10 der Kurvenscheibe 9 konstruieren.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers 3. Der wesentliche Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 2 ist, dass der Rollenstößel 25 innerhalb einer Kurvenbahn 26 angeordnet ist, die Kurvenbahn 26 also von der Kurvenscheibe 27 umschlossen wird, während die Kurvenbahn 10 die Kurvenscheibe 9 umschließt. Die Kurvenbahn 26 ist somit aus der Kurvenscheibe 27 herausgeschnitten, so dass die Kurvenscheibe 27 beispielsweise einen kreisförmigen Außenumfang hat. Die Wirkungsweise ist ansonsten identisch, es kehren sich hier nur die Kraftverhältnisse um. Auch bei dem Ausführungsbeispiel der 4 können statt eines Rollenstößels 25 mehrere Rollenstößel angeordnet sein, beispielsweise zwei Rollenstößel wie in der 2 dargestellt, ebenso können bei dem Ausführungsbeispiel der 2 als auch dem Ausführungsbeispiel der 4 und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen mehr als zwei Rollenstößel vorgesehen sein. Die Rollenstößel können dabei punktsymmetrisch bezüglich der Drehachse MP angeordnet sein, sie können aber auch in unterschiedlichen Winkeln angeordnet sein, mit anderen Worten, mit unterschiedlichen wirksamen Hebelarmen X versehen sein. Durch Anzahl, Anordnung und Ausrichtung der Rollenstößel kann zusammen mit der Form der Kurvenbahn 10 bzw. 26 das über den Kurbelwellenwinkel φ auf die Kurbelwelle 2 ausgeübte Moment M_MP nahezu beliebig gestaltet werden.
Das auf die Kurbelwelle 2 ausgeübte Moment M_MP ist bei dem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer 3 allein abhängig von dem Kurbelwellenwinkel φ, und nicht wie z. B. bei einem Zweimassendämpfer abhängig von der Winkelbeschleunigung dφ/dt. Daher lassen sich durch den erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer 3 insbesondere die variablen Anteile des Kurbelwellenmomentes der Brennkraftmaschine ausgleichen, wobei hier ein nahezu vollständiger Ausgleich möglich ist.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers. Die Federkraft F eines Rollenstößels 28 kann hier durch Veränderung des Vorspannweges S_VOR verändert werden. Dazu wird ein Fußpunkt 29 einer Feder 30, mit der eine Rolle 31 mit einer Kraft F beaufschlagt wird, in oder entgegen der Kraftrichtung verschoben. Der Fußpunkt 29 ist dazu mit einem beweglich gegenüber einem Gehäuse 32 gelagerten Kolben 33 verbunden, sodass ein Schubgelenk gebildet wird. Durch Verstellung des Fußpunktes 29 wird die Vorspannung der Feder 30 geändert, so dass das auf die Kurbelwelle 2 ausgeübte Moment M_MP des Schwingungsdämpfers 3 geändert wird. In der Darstellung der 3 hat eine Verstellung des Fußpunktes 29 zur Folge, dass die Kurve M_MP entlang der Momentenachse verschoben wird. Die Verstellung kann beispielsweise elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgen.
6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdmpfers 3. Statt eines Rollestößels ist hier ein Rollenhebel 36 vorgesehen, der durch eine sich an einer gehäusefesten Lagerung 37 abstützenden Feder 38 mit Kraft beaufschlagt wird. Der Rollenhebel 36 umfasst eine Rolle 39, die mit der Kurvenbahn 10 der Kurvenscheibe 9 in Kontakt ist. Die Rolle 39 ist an einem Hebel 41 drehbar angeordnet, wobei der Hebel 41 mit einer Lagerung 40 gehäusefest drehbar gelagert ist. Statt einer Druckfeder als Feder 38 wie in 6 dargestellt, kann hier beispielsweise auch eine Drehfeder vorgesehen sein, die beispielsweise an dem Drehgelenk 40 des Hebels 41 angreift.
7 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers 3. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 1. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in 1 ist jedoch der Rollenstößel 42 so verschieb- bzw. verdrehbar, dass sich der wirksame Hebelarm X zwischen der Kraftangriffsrichtung WR und der Drehachse MP verändern lässt. Die Verstellung kann beispielsweise elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgen. Der Rollenstößel 42 umfasst eine drehbar gelagerte Rolle 43, die mittels einer Feder 44 auf die Kurvenbahn 10 der Kurvenscheibe 9 gedrückt wird. Die Feder 44 ist an der der Rolle 43 abgewandten Seite an einem Fußpunkt 45 gehäusefest gelagert. Bei dem Ausführungsbeispiel der 7 ist nun vorgesehen, dass sich der Fußpunkt 45 verschieben lässt. Beispielsweise kann der Fußpunkt 45 entlang einer Kreisbahn 46 verschoben werden, wobei der Radius der Kreisbahn 46 und der Kreismittelpunkt so ausgelegt sind, dass bei einer Verschiebung eine ausreichend große Veränderung des wirksamen Hebelarmes X stattfindet, beispielsweise indem der Radius relativ klein gewählt wird. Statt einer Kreisbahn können hier auch andere Bahnformen vorgesehen sein. In dem Ausführungsbeispiel der 7 ist die Verstellung so gewählt, dass der Hebelarm zwischen einem Wert X = 0 und einem Wert X = Xmax veränderbar ist. Auf diese Weise Isst sich das wirksame Moment zwischen einem zum Hebelarm X = Xmax. gehörendem Maximalwert Mmax bis auf den Wert M = 0 verändern.
8 zeigt in der Aufsicht ein Ausführungsbeispiel einer Kurvenscheibe 9 für einen Vierzylinder-Viertakt-Motor, 9 zeigt in der Aufsicht ein Ausführungsbeispiel einer Kurvenscheibe 9 für einen Sechszylinder-Viertakt-Motor. Die Kurvenscheibe 9 gemäß 8 weist eine Kurvenbahn 10 auf, die wie bereits anhand der 1 dargestellt ist, zwei Ausbuchtungen 16 und 17 aufweist, wobei die Ausbuchtungen 16 und 17 gegenüberliegend angeordnet sind, also um einen Winkel von 180° verdreht sind, und weist jeweils im 90° Winkel zwischen den Ausbuchtungen 16 und 17 Einschnürungen 19 und 20 auf, die ebenfalls gegenüberliegend angeordnet sind. Die Kurvenbahn 10 der Kurvenscheibe 9 gemäß 9 weist demgegenüber drei Ausbuchtungen auf, diese sind mit den Bezugszeichen 47, 48 und 49 bezeichnet, die jeweils um einen Winkel von 120° gegeneinander verdreht sind. Zwischen den Ausbuchtungen 47, 48, 49 sind jeweils Einschnürungen 50, 51, 52 angeordnet, die ebenfalls jeweils um einen Winkel von 120° gegeneinander verschoben sind und relativ zu den Ausbuchtungen um 60° verschoben sind. Durch Anzahl und Anordnung der Ausbuchtungen bzw. Einschnürungen könnten die Drehmomentschwankungen bei beliebigen Zylinderzahlung und Zylinderanordnungen kompensiert werden. Die Summe der Ausbuchtungen und der Einschnürungen entspricht dabei der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine, also beispielsweise vier Ausbuchtungen und vier Einschnürungen für eine Acht-Zylinder-Brennkraftmaschine.
10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers 3. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind mehrere Kurvenscheiben, diese sind mit den Bezugszeichen 9a, 9b und 9c bezeichnet, axial aufeinander gestapelt. Die Winkelstellungen der Kurvenscheiben sind unterschiedlich, diese sind also beispielsweise in einer Draufsicht gemäß 1 relativ zueinander verdreht. Die Kurvenscheiben 9a bis 9c können dabei identisch sein, können aber auch unterschiedliche Kurvenbahnen 10 aufweisen. Jede der Kurvenbahnen 9a bis 9c ist mit mindestens einem Rollenstößel 12a bis 12c verbunden. Statt jeweils eines Rollenstößels pro Kurvenscheibe 9 können hier selbstverständlich auch mehrere Rollenstößel pro Kurvenscheibe 9 vorgesehen sein. Die Fußpunkte der Federn der Rollenstößel können selbstverständlich auch hier wie in den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen verstellbar bzw. verdrehbar und/oder verschiebbar sein. Es lassen sich also sämtliche Ausführungsformen wie in den 1 bis 9 dargestellt, hier zu einer axial gestapelten Anordnung von Schwingungsdämpfern 3a, 3b, 3c anordnen.
11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers 3. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Schwingungsdämpfer 3 gleichzeitig als Einmassenschwungrad mit einem Zahnkranz ausgelegt, und ist mit einer Kupplung und einer Kupplungsscheibe verbunden. Die Kurvenscheibe 9 trägt dazu auf einer Seite einen Zahn kranz 53, und ist auf der anderen Seite mit einer Kupplung 54 verbunden. Eine Gegendruckplatte 55 ist dazu fest mit der Kurvenscheibe 9 verbunden, beispielsweise an einer oder mehreren Schweißstellen 56 miteinander verschweißt. Eine axial verschiebbare Druckplatte 57 wird in bekannter Art und Weise beispielsweise über eine Tellerfeder 58 betätigt und stellt je nach Betätigungsstellung eine reibschlüssige Verbindung mit einer Kupplungsscheibe 59 her, die mit einer nicht dargestellten Getriebeeingangswelle verbunden ist.

1: Brennkraftmaschine
2: Kurbelwelle
3: Schwingungsdämpfer
4: Fahrzeugkupplung
5: Schaltgetriebe
6: Differential
7: Antriebsachse
8: Rad
9: Kurvenscheibe
10: Kurvenbahn
11
12: Rollenstößel
13: Rolle
14: Druckfeder
15: Gehäusefeste Lagerung
16: Ausbuchtung
17: Ausbuchtung
18: Grundkreis
19: Einschnürung
20: Einschnürung
21: Rollenstößel
22: Rolle
23: Feder
24: Gehäusefeste Lagerung
25: Rollenstößel
26: Kurvenbahn
27: Kurvenscheibe
28: Rollenstößel
29: Fußpunkt
30: Feder
31: Rolle
32: Gehäuse
33: Kolben
34
35
36: Rollenhebel
37: Lagerung
38: Feder
39: Rolle
40: Lagerung
41: Hebel
42: Rollenstößel
43: Rolle
44: Feder
45: Fußpunkt
46: Kreisbahn
47: Ausbuchtung
48: Ausbuchtung
49: Ausbuchtung
50: Einschnürung
51: Einschnürung
52: Einschnürung
53: Zahnkranz
54: Kupplung
55: Gegendruckplatte
56: Schweißstelle
57: Druckplatte
58: Tellerfeder
59: Kupplungsscheibe

Claims

Vorrichtung (3) zum Ausgleich von Drehmomentschwankungen einer drehbaren Welle (2), insbesondere einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (3) mindestens einen Energiespeicher (9, 10, 12, 21, 25, 28, 36, 42) umfasst, der ein von einer Drehstellung der Welle abhängiges Moment (M_MP) auf diese ausübt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher mindestens ein Federelement (12, 21, 25, 28, 36, 42) umfasst, das über ein Kurvengetriebe mit der Welle (2) in Wirkverbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement ein Rollenstößel (12, 21, 25, 28, 42) ist, der ein Kontaktelement (13, 22, 31, 43) umfasst, das mittels einer Feder (14, 23, 30, 44) auf eine Kurvenbahn (10) einer Kurvenscheibe (9), die mit der Welle (2) fest verbunden ist, gedrückt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement ein Rollenhebel (36) ist, der ein Kontaktelement (39) umfasst, das mittels einer Feder (38) auf die Kurvenbahn (10) der Kurvenscheibe (9), die mit der Welle (2) fest verbunden ist, gedrückt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (14, 23, 30, 38, 44) zwischen dem Kontaktelement (13, 22, 31, 39, 43) und einer gehäusefesten Lagerung verspannt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement eine drehbar gelagerte Rolle (13, 22, 31, 39, 43) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gerade (WR) in Richtung der durch das Kontaktelement (13, 22, 31, 39, 43) auf die Kurvenbahn (10) ausgeübten Kraft einen Normalenabstand (X) von der Drehachse (MP) der Welle (2) hat, sodass das Kontaktelement (13, 22, 31, 39, 43) über die Kurvenbahn (10) ein Moment (M_MP) auf die Welle (2) ausübt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein gehäuseseitiger Fußpunkt (29, 45) des Federelementes verschiebbar gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein gehäuseseitiger Fußpunkt (45) des Federelementes drehbar gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement radial innerhalb der Kurvenbahn (10) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement radial außerhalb der Kurvenbahn (10) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahn (10) mindestens eine Ausbuchtung (16, 17, 47, 48, 49) und mindestens eine Einschnürung (19, 20, 50, 51, 52) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurvengetriebe mehrere Kurvenscheiben (9a, 9b, 9c) umfasst, die in axialer Richtung bezogen auf die Drehachse der Welle (2) nebeneinander angeordnet sind, wobei jeder Kurvenscheibe mindestens ein Federelement (12a, 12b, 12c) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese zusammen mit einer Kupplung und/oder einem Mehrmassenschwungrad eine Baugruppe bildet.
Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle, die mit einer Anzahl an Kolben von Zylindern in Wirkverbindung steht, wobei die Kurbelwelle mit einer Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13 verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Ausbuchtungen (16, 17, 47, 48, 49) und Einschnürungen (19, 20, 50, 51, 52) einer Kurvenbahn (10) der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine entspricht.