DE102009042634A1

DE102009042634A1 - Dämpfungseinrichtung

Info

Publication number: DE102009042634A1
Application number: DE200910042634
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. Koppitz (Ba); Gunther Dipl.-Ing. Schlimpert
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-09-23
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2011-03-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung (10, 10', 10'') für einen Antriebsstrang eines Kraftwagens mit zumindest einer ersten und einer zweiten inneren Federanordnung (18, 18', 18'', 20, 20', 22, 22'), welche parallel geschaltet und jeweils aus zumindest zwei Federelementen (36, 36', 36'', 38, 38', 38'', 40, 40', 42, 42', 44, 44', 46, 46') in Reihenschaltung gebildet sind, und mit zumindest einer ersten und einer zweiten äußeren Federanordnung (12, 12', 12'', 14, 14', 16, 16'), welche parallel geschaltet und jeweils aus zumindest zwei Federelementen (24, 24', 24'', 26, 26'', 28, 28', 30, 30', 32, 32', 34, 34') in Reihenschaltung gebildet sind, wobei die Reihenschaltung der Federelemente (24, 24', 24'', 26, 26'', 28, 28', 30, 30', 32, 32', 34, 34', 36, 36', 36'', 38, 38', 38'', 40, 40', 42, 42', 44, 44', 46, 46') mittels zumindest eines Zwischenelements (48, 48', 48'') ausgebildet ist, wobei zumindest ein erstes und ein zweites Zwischenelement (48', 48''), insbesondere ein erster und ein zweiter Zwischenring (48', 48''), vorgesehen sind, welche relativ zueinander bewegbar sind, wobei das erste Zwischenelement zwischen den zwei Federelementen (36, 36', 36'', 38, 38', 38'', 40, 40', 42, 42', 44, 44', 46, 46') der ersten inneren Federanordnung (18, 18', 18'', 20, 20', 22, 22') und den zwei Federelementen (24, 24', 24'', 26, 26'', 28, 28', 30, 30', 32, 32', 34, 34') der ersten äußeren Federanordnung (12, 12', 12'', 14, 14', 16, 16') in Reihenschaltung angeordnet ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und damit der CO₂-Emissionen einer Verbrennungskraftmaschine ist eine wichtige Aufgabe bei der Entwicklung neuer Verbrennungskraftmaschinen sowie korrespondierender Automatikgetriebe. Zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs eines Kraftwagens mit einem Automatikgetriebe, welches einen Drehmomentwandler aufweist, wird dieser Wandler mit einer Kupplung schon bei niedrigen Drehzahlen überbrückt. Dies führt durch eine hohe Torsionsanregung der Verbrennungskraftmaschine zu unerwünschten Brummgeräuschen in untertourigen Fahrbereichen.
Es sind Dämpfungseinrichtungen, so genannte Torsionsdämpfer, bekannt, welche eine niedrige Federrate und eine geringe Reibung aufweisen, um die oben genannte Torsionsanregung und damit Torsionsschwingungen der Verbrennungskraftmaschine zu reduzieren. Eine derartige, bekannte Dämpfungseinrichtung ist in der 1 dargestellt.
Die 1 zeigt eine Dämpfungseinrichtung 10 für einen Antriebsstrang eines Kraftwagens, welche drei äußere Federpakete 12, 14 und 16 sowie drei innere Federpakete 18, 20 und 22 aufweist.
Die drei äußeren Federpakete 12, 14 und 16 sind dabei an einem äußeren Teilkreis der Dämpfungseinrichtung 10 angeordnet und zueinander parallel geschaltet, während die inneren Federpakete 18, 20 und 22 an einem inneren Teilkreis der Dämpfungseinrichtung 10 angeordnet und parallel zueinander geschaltet sind. Das bedeutet also, dass der äußere Teilkreis einen größeren Durchmesser aufweist als der innere Teilkreis.
Jedes der genannten Federpakete 12, 14, 16, 18, 20 und 22 ist dabei jeweils aus zwei in Reihe geschalteten Federn 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 und 46 gebildet. Zur Kraftübertragung innerhalb der einzelnen Federpakete 12, 14, 16, 18, 20 und 22, also zwischen den einzelnen Federn 24 und 26 bzw. 28 und 30 bzw. 32 und 34 bzw. 36 und 38 bzw. 40 und 42 bzw. 44 und 46 ist ein Zwischenring 48 so ausgebildet, dass er am äußeren und am inneren Teilkreis Aufnahmen für die verwendeten Federn 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 und 46, welche als Schraubfedern ausgebildet sind, aufweist, und so die Kraft beispielsweise von den Federn 24 und 36 auf die Federn 26 bzw. 38 übertragen kann.
Auf Grund der niedrigen Reibung dieser bekannten Dämpfungseinrichtung 10 treten allerdings Resonanzen des Zwischenrings 48 auf, die dadurch reduziert werden, dass ein Reibelement 50 einerseits am Zwischenring 48 und andererseits an einem Eingang 52 der Dämpfungseinrichtung 10 oder an einem Ausgang 54 der Dämpfungseinrichtung 10 befestigt ist. Im Falle der in 1 dargestellten Dämpfungseinrichtung 10 ist das Reibelement am Eingang 52 sowie am Zwischenring 48 befestigt. Der Eingang 52 stellt bei der Dämpfungseinrichtung 10 eine Anbindung an eine korrespondierende Verbrennungskraftmaschine dar, während der Ausgang 54 eine Anbindung an ein Getriebe, beispielsweise ein Automatikgetriebe, darstellt.
Die Dämpfungseinrichtung 10 weist den Nachteil auf, dass durch das Reibelement 50 parallel zu den Federn 24, 28, 32, 36, 40 und 44 eine Reibung erzeugt wird, die eine Entkoppelwirkung durch die Federn 24, 28, 32, 36, 40 und 44 stark reduziert und damit eine Isolationswirkung der gesamten Dämpfungseinrichtung 10 negativ beeinträchtigt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dämpfungseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine verbesserte Dämpfungswirkung ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Dämpfungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine solche Dämpfungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftwagens umfasst zumindest eine erste und eine zweite innere Federanordnung, welche parallel geschaltet und jeweils aus zumindest zwei Federelementen in Reihenschaltung gebildet sind. Des Weiteren umfasst die Dämpfungseinrichtung zumindest eine erste und eine zweite äußere Federanordnung, welche parallel geschaltet und jeweils aus zumindest zwei Federelementen in Reihenschaltung gebildet sind. Die Reihenschaltung der Federelemente ist dabei mittels zumindest eines Zwischenelementes ausgebildet. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass zumindest ein erstes und ein zweites Zwischenelement, insbesondere ein erster und ein zweiter Zwischenring, vorgesehen sind, welche relativ zueinander bewegbar sind, wobei das erste Zwischenelement zwischen den zwei Federelementen der ersten inneren Federanordnung und den zwei Federelementen der ersten äußeren Federanordnung in Reihenschaltung angeordnet ist. Das zweite Zwischenelement ist dabei zwischen den zwei Federelementen der zweiten inneren Federanordnung und den zwei Federelementen der zweiten äußeren Federanordnung in Reihenschaltung angeordnet. Die Bezeichnung innere bzw. äußere Federanordnung bedeutet, dass die inneren Federanordnungen auf einem Teilkreis der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung angeordnet sind, welcher einen geringeren Durchmesser aufweist, als ein äußerer Teilkreis, auf dem die äußeren Federanordnungen angeordnet sind.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der zumindest zwei Zwischenelemente ist eine Verschaltung der entsprechenden Federelemente bzw. Federanordnungen geschaffen, wodurch eine optimale Isolation von Drehschwingungen zwischen einem Eingang der Dämpfungseinrichtung und einem Ausgang derselbigen geschaffen ist bei gleichzeitiger Ermöglichung einer Dämpfung und eines Abbaus dieser Drehschwingungen.
Daraus resultiert eine Reduzierung oder gar eine Vermeidung der eingangs genannten, unerwünschten Brummgeräusche, welche durch Resonanz des Zwischenelements hervorgerufen sind, insbesondere in niedrigen Drehzahlbereichen einer korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine in Verbindung mit einem Automatikgetriebe bei überbrücktem Drehmomentwandler.
Ist zwischen den Zwischenelementen zumindest ein Reibkontakt mittels zumindest eines Reibelements ausgebildet, so birgt dies den Vorteil, dass dadurch eine Reibung, insbesondere eine innere Reibung, der Dämpfungseinrichtung erhöht ist, wodurch die Drehschwingungen sowie die eingangs beschriebenen Torsionsschwingungen noch besser dämpfbar und damit abbaubar sind.
Die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung ermöglicht gegebenenfalls sogar einen Verzicht auf Schwingungstilger, was einem Gewicht des Antriebsstrangs und damit dem Kraftstoffverbrauch sowie den CO₂-Emmisionen der Verbrennungskraftmaschine zugute kommt.
Die zur Erzeugung einer Reibkraft erforderliche Relativbewegung, insbesondere Relativdrehung, zwischen den Zwischenelementen ist durch unterschiedliche Summensteifigkeiten der zu dem ersten Zwischenelement korrespondierenden Federanordnungen und der zu dem zweiten Zwischenelement korrespondierenden Federanordnungen realisierbar. Durch diese unterschiedlichen Summensteifigkeiten, also unterschiedlichen Federseifigkeiten, und durch vorteilhafterweise unterschiedliche Drehmassen der Zwischenelemente weisen die Zwischenelemente unterschiedliche Resonanzfrequenzen auf, wodurch bei Resonanz eines Zwischenelements ein großer Relativweg zu dem sich nicht in Resonanz befindlichen zweiten Zwischenelement auftritt. Aus der so erzielten Relativbewegung zwischen den Zwischenelementen resultiert also eine Reibung und damit eine Reibenergie, mittels welcher die Torsionsschwingungen abdämpfbar und abbaubar sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnungen zeigen in:
1 eine perspektivische Ansicht sowie eine schematische Darstellung einer Dämpfungseinrichtung für einen Antriebsstrangs eines Kraftwagens gemäß dem Stand der Technik,
2 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer Dämpfungseinrichtung gemäß 1,
3 eine weitere schematische Darstellung der Dämpfungseinrichtung gemäß 2,
4 eine schematische Darstellung einer weiteren, alternativen Ausführungsform einer Dämpfungseinrichtung gemäß 2 und
5 eine schematische Darstellung der Dämpfungseinrichtung gemäß 4.
Während die 1 eine Dämpfungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik zeigt, welche dazu eingesetzt wird, Torsionsschwingungen zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und einem Automatikgetriebe zu dämpfen, zeigen die 2 bis 5 zwei alternative Ausführungsformen einer solchen Dämpfungseinrichtung, welche eine verbesserte Isolation der Torsionsschwingungen bei gleichzeitiger Dämpfung derselbigen aufweisen.
In den Fig. bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.
Die 2 und 3 zeigen eine Dämpfungseinrichtung 10' für einen Antriebsstrang eines Kraftwagens, welche einen Eingang 52' und einen Ausgang 54' aufweist. Der Eingang 52' stellt dabei eine Anbindung an eine Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens dar, während der Ausgang 54' zur Anbindung an ein korrespondierendes Automatikgetriebe dient. Zur Isolation und zur Dämpfung von Torsionsschwingungen zwischen dem Eingang 52' und dem Ausgang 54' weist die Dämpfungseinrichtung 10' drei äußere Federpakete 12', 14' und 16' auf. Des Weiteren weist die Dämpfungseinrichtung 10 drei innere Federpakete 18', 20' und 22' auf.
Die äußeren Federpakete 12', 14' und 16' sind, wie bereits im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erläutert, auf einem äußeren Teilkreis angeordnet, welcher einen größeren Durchmesser aufweist als ein innerer Teilkreis, auf welchem die inneren Federpakete 18', 20' und 22' angeordnet sind. Ebenso sind die äußeren Federpakete 12', 14' und 16' auf dem äußeren Teilkreis und die inneren Federpakete 18', 20' und 22' auf dem inneren Teilkreis parallel geschaltet.
Die Federpakete 12', 14', 16', 18', 20' und 22' sind jeweils aus Federelementen 24, 26', 28', 30', 32', 34', 36', 38', 40', 42', 44' und 46' gebildet, die jeweils in Reihenschaltung angeordnet sind.
Diese Reihenschaltung ist nun allerdings durch zwei Zwischenelemente 48' und 48'' realisiert. Das Zwischenelement 48' überträgt eine Kraft der Feder 24' auf die Feder 26' des äußeren Federpaket 12' sowie Kräfte der Federn 36' und 40' auf die Federn 38' und 42' der inneren Federpakete 18' und 20'.
Analog dazu überträgt das zweite Zwischenelement 48'' eine Kraft der Feder 44' auf die Feder 46' des inneren Federpakets 22', sowie Kräfte der Federn 28' und 32' auf die Federn 30' und 34' der äußeren Federpakete 14' und 16'. Die Zwischenelemente 48' und 48'' sind konzentrisch und in Längsrichtung der Dämpfungseinrichtung 10 hintereinander angeordnet und relativ zueinander drehbar. Zudem ist zwischen ihnen ein Reibelement 50' angeordnet, welches einen Reibbelag 56 umfasst. Damit ist zwischen dem Zwischenelement 48' und dem Zwischenelement 48'' ein Reibkontakt ausgebildet, der eine Dämpfungswirkung der Dämpfungseinrichtung 10 zu Dämpfung der Torsionsschwingungen verbessert. Zudem ist die Isolation zwischen dem Eingang 52' und dem Ausgang 54' optimal dargestellt. Dies bedeutet also im Vergleich zum Stand der Technik, dass das Reibelement 50' diese Isolation nicht negativ beeinflusst. Zur Sicherstellung des Reibkontakts ist ein Federelement 58 in Form einer Wellenfeder vorgesehen, die einerseits an einem Sicherungsring 60 und andererseits an dem Zwischenelement 48'' abgestützt ist und somit das Zwischenelement 48'' über den Reibkontakt an das Zwischenelement 48' drückt. Zur Darstellung einer problemlosen Relativbewegung zwischen dem Zwischenelement 48' und dem Zwischenelement 48'' ist ein Radiallager 62 vorgesehen, über welches die Zwischenelemente 48' und 48'' zueinander gelagert und somit bewegbar sind.
Weist die Dämpfungseinrichtung 10' gemäß 2 und 3 drei äußere Federpakete 12', 14' und 16' sowie drei innere Federpakete 18', 20' und 22' auf, so zeigen die 4 und 5 eine alternative Ausführungsform einer Dämpfungseinrichtung 10', welche in ihrem Aufbau und in Ihrer Funktionsweise analog zu der Dämpfungseinrichtung 10' ausgebildet ist. Die Dämpfungseinrichtung 10'' unterscheidet sich dahingehend von der Dämpfungseinrichtung 10', dass nun vier äußere Federpakete 12', 14', 16' und 12'' sowie vier innere Federpakete 18', 20', 22' und 18'' vorgesehen sind. Die äußeren Federpakete 12', 14', 16' und 12'' sind dabei wieder an einem äußeren Teilkreis parallel geschaltet, während die inneren Federpakete 18', 20', 22' und 18'' an einem inneren Teilkreis parallel geschaltet sind.
Des Weiteren sind wiederum die zwei Zwischenelemente 48' und 48'' vorgesehen, wobei das Zwischenelement 48' die Kräfte der Federn 24' und 28' auf die Federn 26' und 30' der äußeren Federpakete 12' und 14' überträgt. Des Weiteren überträgt das Zwischenelement 48' die Kräfte der Federn 36' und 40' auf die Federn 38' und 42' der inneren Federpakete 18' und 20'.
Das zweite Zwischenelement 48' überträgt die Kräfte der Federn 32' und 24'' auf die Federn 34' und 26'' der äußeren Federpakete 16' und 12'', sowie die Kräfte der Federn 44' und 36'' auf die Federn 46' und 38'' der inneren Federpakete 22' und 18''.
Auch die Dämpfungseinrichtung 10'' ermöglicht insbesondere durch das Vorsehen des Reibelements 50' eine sehr gute Dämpfung von Torsionsschwingungen und damit eine Reduzierung unangenehmer Brummgeräusche insbesondere in niedrigen Drehzahlbereichen der Verbrennungskraftmaschine bei gleichzeitiger optimaler Isolation dieser Torsionsschwingungen zwischen dem Eingang 52' und dem Ausgang 54' der Dämpfungseinrichtung 10''.
Bezugszeichenliste

10, 10', 10'': Dämpfungseinrichtung
12, 12', 12'': äußeres Federpaket
14, 14', 14'': äußeres Federpaket
16, 16': äußeres Federpaket
18, 18', 18'': inneres Federpaket
20, 20': inneres Federpaket
22, 22': inneres Federpaket
24, 24', 24'': Federelement
26, 26', 26'': Federelement
28, 28': Federelement
30, 30': Federelement
32, 32': Federelement
34, 34': Federelement
36, 36', 36'': Federelement
38, 38', 38'': Federelement
40, 40': Federelement
42, 42': Federelement
44, 44': Federelement
46, 46': Federelement
48, 48', 48'': Zwischenelement
50, 50': Reibelement
52, 52': Eingang
54, 54': Ausgang
56: Reibbelag
58: Wellenfeder
60: Sicherungsring
62: Radiallager

Claims

Dämpfungseinrichtung (10, 10', 10'') für einen Antriebsstrang eines Kraftwagens mit zumindest einer ersten und einer zweiten inneren Federanordnung (18, 18', 18'', 20, 20', 22, 22'), welche parallel geschaltet und jeweils aus zumindest zwei Federelementen (36, 36', 36'', 38, 38', 38'', 40, 40', 42, 42', 44, 44', 46, 46') in Reihenschaltung gebildet sind, und mit zumindest einer ersten und einer zweiten äußeren Federanordnung (12, 12', 12'', 14, 14', 16, 16'), welche parallel geschaltet und jeweils aus zumindest zwei Federelementen (24, 24', 24'', 26, 26'', 28, 28', 30, 30', 32, 32', 34, 34') in Reihenschaltung gebildet sind, wobei die Reihenschaltung der Federelemente (24, 24', 24'', 26, 26'', 28, 28', 30, 30', 32, 32', 34, 34', 36, 36', 36'', 38, 38', 38'', 40, 40', 42, 42', 44, 44', 46, 46') mittels zumindest eines Zwischenelements (48, 48', 48'') ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes und ein zweites Zwischenelement (48', 48''), insbesondere ein erster und ein zweiter Zwischenring (48', 48''), vorgesehen sind, welche relativ zueinander bewegbar sind, wobei das erste Zwischenelement zwischen den zwei Federelementen (36, 36', 36'', 38, 38', 38'', 40, 40', 42, 42', 44, 44', 46, 46') der ersten inneren Federanordnung (18, 18', 18'', 20, 20', 22, 22') und den zwei Federelementen (24, 24', 24'', 26, 26'', 28, 28', 30, 30', 32, 32', 34, 34') der ersten äußeren Federanordnung (12, 12', 12'', 14, 14', 16, 16') in Reihenschaltung angeordnet ist, und wobei das zweite Zwischenelement zwischen den zwei Federelementen (36, 36', 36'', 38, 38', 38'', 40, 40', 42, 42', 44, 44', 46, 46') der zweiten inneren Federanordnung (18, 18', 18'', 20, 20', 22, 22') und den zwei Federelementen (24, 24', 24'', 26, 26'', 28, 28', 30, 30', 32, 32', 34, 34') der zweiten äußeren Federanordnung (12, 12', 12', 14, 14', 16, 16') in Reihenschaltung angeordnet ist.
Dämpfungseinrichtung (10, 10', 10'') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Reibkontakt zwischen den Zwischenelementen (48', 48'') mittels zumindest eines Reibelements (50') ausgebildet ist.
Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem der zwei Zwischenelemente (48', 48'') ein Reibbelag (56) vorgesehen ist.
Dämpfungseinrichtung (10, 10', 10'') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenelemente (48', 48'') unterschiedliche Drehmassen aufweisen.
Dämpfungseinrichtung (10, 10', 10'') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summenfedersteifigkeiten der zu dem jeweiligen Zwischenelement (48', 48'') korrespondierenden Federanordnungen (12, 12', 12'', 14, 14', 16, 16', 18, 18', 18'', 20, 20', 22, 22') voneinander verschieden sind.