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WO2013010523A1 - Bogenfedersystem für ein zweimassenschwungrad - Google Patents

Bogenfedersystem für ein zweimassenschwungrad Download PDF

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Publication number
WO2013010523A1
WO2013010523A1 PCT/DE2012/000654 DE2012000654W WO2013010523A1 WO 2013010523 A1 WO2013010523 A1 WO 2013010523A1 DE 2012000654 W DE2012000654 W DE 2012000654W WO 2013010523 A1 WO2013010523 A1 WO 2013010523A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spring
bow spring
additional
bow
starting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2012/000654
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Bahrmann
Jonathan Laigo
Thomas Goebel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE112012003009.5T priority Critical patent/DE112012003009A5/de
Priority to CN201280035107.9A priority patent/CN103765038B/zh
Priority to EP12745999.8A priority patent/EP2734746A1/de
Publication of WO2013010523A1 publication Critical patent/WO2013010523A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/12—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
    • F16F15/131—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon the rotating system comprising two or more gyratory masses
    • F16F15/133—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon the rotating system comprising two or more gyratory masses using springs as elastic members, e.g. metallic springs
    • F16F15/134—Wound springs
    • F16F15/13469—Combinations of dampers, e.g. with multiple plates, multiple spring sets, i.e. complex configurations
    • F16F15/13476—Combinations of dampers, e.g. with multiple plates, multiple spring sets, i.e. complex configurations resulting in a staged spring characteristic, e.g. with multiple intermediate plates
    • F16F15/13484—Combinations of dampers, e.g. with multiple plates, multiple spring sets, i.e. complex configurations resulting in a staged spring characteristic, e.g. with multiple intermediate plates acting on multiple sets of springs
    • F16F15/13492—Combinations of dampers, e.g. with multiple plates, multiple spring sets, i.e. complex configurations resulting in a staged spring characteristic, e.g. with multiple intermediate plates acting on multiple sets of springs the sets of springs being arranged at substantially the same radius
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
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    • F16F15/12—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
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    • F16F15/123—Wound springs
    • F16F15/12353—Combinations of dampers, e.g. with multiple plates, multiple spring sets, i.e. complex configurations
    • F16F15/1236—Combinations of dampers, e.g. with multiple plates, multiple spring sets, i.e. complex configurations resulting in a staged spring characteristic, e.g. with multiple intermediate plates
    • F16F15/12366—Combinations of dampers, e.g. with multiple plates, multiple spring sets, i.e. complex configurations resulting in a staged spring characteristic, e.g. with multiple intermediate plates acting on multiple sets of springs
    • F16F15/12373—Combinations of dampers, e.g. with multiple plates, multiple spring sets, i.e. complex configurations resulting in a staged spring characteristic, e.g. with multiple intermediate plates acting on multiple sets of springs the sets of springs being arranged at substantially the same radius

Definitions

  • the invention relates to a bow spring system for a dual-mass flywheel, with the aid of which torsional vibrations, for example, a crankshaft of an automotive engine can be damped.
  • a high torque can already be generated in a lower speed range of, for example, 1000 rpm to 1500 rpm, which leads to a sharp increase in the torque from the idling speed.
  • a dual-mass flywheel connected to a drive shaft of the motor vehicle engine is subjected to increased requirements for damping torsional vibrations generated by the engine combustion of the motor vehicle engine so that a bow spring system of the dual-mass flywheel can damp torsional vibrations over a sufficiently large rotational angle range even at high torques.
  • the illustrated in Fig. 1 bow spring system 10 has an outer spring 12 and two identical inner springs 14, which can be compressed simultaneously to compensate for torsional vibrations.
  • this bow spring system 10 leads to the very stiff first spring characteristic curve 16 shown in FIG. 5, which makes it difficult to start the engine of the motor vehicle engine.
  • a clearance angle 18 is provided between the identically designed inner springs 14, so that there is a two-stage curve for the associated shown in Fig. 5 second spring characteristic 20, since initially only the comparatively soft outer spring 12 is effective before the very stiff inner springs 14 become effective.
  • the second spring characteristic 20 is also very stiff in the result and makes an engine start of the motor vehicle engine difficult.
  • the inner springs 14 are designed with different stiffness compared to the bow spring system shown in Fig. 2, so that the third spring characteristic 22 shown in FIG. 5 results.
  • the third spring characteristic 22 has a three-stage course, since initially only the outer spring 12, then the outer spring 12 and the two inner springs and at the end only the outer spring and one of the inner springs 14 are effective because
  • a bow spring system for a dual mass flywheel for torsional vibration damping in particular a drive shaft of a motor vehicle engine, provided with a start bow spring for torsional vibration damping, a parallel to the start bow spring connected first additional bow spring for torsional vibration damping and a parallel to the start bow spring connected second additional bow spring for torsional vibration damping, the second additional bow spring in series to the first additional bow spring is connected, according to the invention, the starting bow spring has a spring stiffness D s , which is less than the spring stiffness of the first additional bow spring and less than the spring stiffness D 2 of the second additional bow spring, wherein when compressing the bow spring system over a total spring travel S ges, the second additional bow spring before the first additional bow spring and blocked before the start bow spring.
  • the bow spring system can provide a significantly increased spring stiffness for the bow spring system with blocked second additional bow spring, so that the bow spring system can exert a damping function even at high torques.
  • the bow spring system can provide a particularly low spring stiffness for the bow spring system by the parallel connection of the starting bow spring and the series-connected additional bow springs at the beginning of the spring travel, since both the start bow spring, the first additional bow spring and the second additional bow spring can be compressed.
  • the starting bow spring has a lower spring stiffness than respectively the first additional bow spring and the second additional bow spring, a particularly long spring deflection and thus a particularly large twist angle of the associated dual mass flywheel can be achieved by means of the starting bow spring. This makes it possible to dampen and filter out torsional vibration over a particularly large frequency range.
  • the start bow spring is effective especially from the beginning of the swept spring travel.
  • the auxiliary bow springs are also preferably substantially effective from the beginning of the swept spring travel, wherein the additional bow springs, if necessary, may be effective slightly later than the starting bow spring, if necessary.
  • the functionality of the bow spring system to allow easy starting of the motor vehicle engine and to provide a damping effect even at high torques is not significantly affected.
  • the starting bow spring, the first additional bow spring and / or the second additional bow spring are in particular bent along a partial circle, so that the starting bow spring, the first additional bow spring and / or the second additional bow spring can be inserted particularly easily into a circumferentially extending pocket of a dual-mass flywheel to engage at the bow spring system attacking primary pulley on the bow spring system with an attacking on the bow spring system secondary pulley of the dual mass flywheel.
  • the bow spring system is in particular a two-stage Provided spring characteristic that can be achieved without large tolerance requirements.
  • the bow spring system can have a spring characteristic with a starting stage which not only achieves a lowering of a resonance speed of the drive shaft but also prefilters a larger frequency range of torsional vibration for a downstream centrifugal force spring for torsional vibration damping.
  • a second stage of the spring characteristic can be provided, which can provide a steeper spring characteristic than during the starting stage until a maximum contact torque is reached, up to which damping of torsional vibrations by the bow spring system is possible.
  • the spring stiffness Di of the first auxiliary bow spring is greater than that
  • Spring stiffness D 2 of the second additional bow spring and / or the relaxed spring length Li of the first additional bow spring is greater than the relaxed spring length L 2 of the second additional bow spring. This can ensure that the second additional bow spring is blocked before the first additional bow spring and thereby switched off. If the second supplemental bow spring is softer than the first supplemental bowed spring, the second supplemental bowed spring retracts a greater spring deflection at an attacking force and can thereby reach the end of its compressibility faster than the first supplemental bowed spring. If the second additional bow spring is shorter than the first additional bow spring, the maximum possible spring travel of the second additional bow spring can be achieved earlier with an attacking force than with the first additional bow spring.
  • the first auxiliary bow spring and the second additional bow spring are arranged radially within the starting bow spring.
  • the space requirement can be kept low.
  • the start bow spring can protect the first additional bow spring and the second supplementary bow spring, for example, against contamination.
  • the additional bow springs can thereby have a substantially constant behavior even with low tolerance requirements over the life of the bow spring system.
  • the first additional bow spring is mounted on a first end of the starting bow spring and the second supplementary bow spring is attached on a second end of the starting bow spring.
  • the start bow spring, the first additional bow spring and the second additional bow spring are configured as a spiral spring, wherein the first additional bow spring and / or the second auxiliary bow spring is connected to one of the last turns of the associated end of the starting bow spring.
  • the starting bow spring has a relaxed spring length L S1
  • the first additional bow spring has a relaxed spring length Li
  • the second supplementary bow spring has a relaxed spring length L 2 , where + L 2 + AL T -SL s , where AL T is a safety tolerance , which takes into account in particular manufacturing tolerances, installation tolerances and / or operational changes in the spring length.
  • AL T is a safety tolerance , which takes into account in particular manufacturing tolerances, installation tolerances and / or operational changes in the spring length.
  • AL T is a safety tolerance
  • the additional bow springs can be in total in something as long as the starting bow spring or slightly shorter, which can be ensured by providing the safety tolerance that the space requirement of the bow spring system is defined in the spring direction solely by the start bow spring. Double fits and narrow tolerance fields are avoided, so that the bow spring system can be manufactured according to cost.
  • Such a selected safety tolerance allows easy starting of the motor vehicle engine and with low tolerance requirements, even at high torques to provide a damping effect.
  • the spring stiffness D s of the starting bow spring the spring stiffness Di of the first additional bow spring and / of the spring stiffness D 2 of the second additional bow spring D s £ 0.75 Di, in particular D s ⁇ 0.50 Di, preferably D s ⁇ 0, 30 Di and particularly preferably D s s 0.20 Di and / or D s -S 0.75 D 2 , in particular D s ⁇ 0.50 D 2 , preferably
  • the starting bow spring can thereby have a significantly lower spring stiffness than the respective additional bow springs, so that a particularly long spring deflection and a correspondingly large twist angle of an associated dual-mass flywheel can be provided in order to damp torsional vibrations over a particularly large frequency range.
  • the total spring travel S ges is achieved with an introduced into the bow spring system torque of M max , wherein the second additional bow spring at a torque M B iock blocked, where for the ratio M B iock / ma) ( 0.50 s ⁇ , 0.95, especially 0.60 ⁇ M B Jock / M max £ 0.85, preferably 0.65 M B ⁇ 0 M max £ 0.80 and particularly preferably 0.70 £ £ 0.75 applies Meiock Mmax ,
  • the invention further relates to a dual-mass flywheel for torsional vibration damping, in particular a crankshaft of a motor vehicle engine, with a primary pulley for introducing a torque and a bow spring system, which can be off and on as described above, with the primary pulley circumferentially relative to the primary pulley rotatably connected secondary pulley ,
  • This allows a cost-effective damping of torsional vibrations of motor vehicle engines, in particular with the help of a turbocharger supercharged motor vehicle engines, and at the same time a simple starting of the motor vehicle engine.
  • a centrifugal pendulum for torsional vibration damping is provided. Due to the bow spring system of the dual-mass flywheel, a large part of the nonuniformities occurring in the torque can already be prefiltered for the centrifugal pendulum, so that the centrifugal pendulum can dampen corresponding torsional vibrations which are correspondingly simpler.
  • the centrifugal pendulum can be designed for the damping of higher-order resonance vibrations.
  • the centrifugal pendulum for example, connected to the primary pulley or the secondary pulley of the dual mass flywheel.
  • Fig. 1 a schematic schematic diagram of a bow spring system in a first
  • 2 is a schematic diagram of a bow spring system in a second embodiment
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a bow spring system in a third
  • Fig. 4 is a schematic diagram of a bow spring system in a fiction, contemporary embodiment
  • the illustrated in Fig. 4 bow spring system 10 has a designed as an outer spring starting bow spring 22, to the radially inner coaxial with the starting bow spring 22 in series connected in series, a first additional bow spring 24 and a second additional bow spring 24 are arranged.
  • the first auxiliary bow spring 24 may be mounted on a first end 28.
  • the second auxiliary bow spring 26 may be mounted at a second end 30.
  • the bow spring system 10 can be used as energy storage element for a dual mass flywheel to dampen torsional vibrations without large energy losses.
  • the first additional bow spring 24 in the illustrated relaxed state a length L-, which is longer than the length L 2 of the second additional bow spring 26, so that the second additional bow spring 26 can go to block rather than the first additional bow spring 24.
  • a safety tolerance AL T provided to compensate for tolerances and functional changes. Due to the low spring stiffness of the bow spring system 10 at the beginning of a swept spring travel S or a corresponding ü- swept rotation angle ⁇ of the corresponding dual mass flywheel and the higher spring stiffness of the bow spring system 10 with blocking second auxiliary spring 26, for example, the spring characteristic 32 shown in FIG.

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Abstract

Ein Bogenfedersystem für ein Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung, vorgesehen mit einer Startbogenfeder (22) zur Drehschwingungsdämpfung, einer parallel zur Startbogenfeder geschalteten ersten Zusatzbogenfeder (24) zur Drehschwingungsdämpfung und einer parallel zur Startbogenfeder (22) geschalteten zweiten Zusatzbogenfeder (26) zur Drehschwingungsdämpfung, wobei die zweite Zusatzbogenfeder (26) in Reihe zur ersten Zusatzbogenfeder geschaltet ist, wobei die Startbogenfeder eine Federsteifigkeit Ds aufweist, die geringer als die Federsteifigkeit D, der ersten Zusatzbogenfeder und geringer als die Federsteifigkeit D2 der zweiten Zusatzbogenfeder ist, wobei bei einem Komprimieren des Bogenfedersystems über einen Gesamtfederweg Sges die zweite Zusatzbogenfeder vor der ersten Zusatzbogenfeder und vor der Startbogenfeder blockiert.

Description

Bogenfedersystem für ein Zweimassenschwunqrad
Die Erfindung betrifft ein Bogenfedersystem für ein Zweimassenschwungrad, mit dessen Hilfe Drehschwingungen beispielsweise einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors gedämpft werden können.
Insbesondere bei mit Hilfe eines Turboladers aufgeladenen Kraftfahrzeugmotoren kann bereits in einem unteren Drehzahlbereich von beispielsweise 1000 U/min bis 1500 U/min ein hohes Drehmoment erzeugt werden, das zu einem starken Anstieg des Drehmoments ab der Leerlaufdrehzahl führt. Dies führt dazu, dass ein mit einer Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors verbundenes Zweimassenschwungrad zum Dämpfen von durch die motorische Verbrennung des Kraftfahrzeugmotors erzeugten Drehschwingungen erhöhten Anforderungen ausgesetzt ist, damit ein Bogenfedersystem des Zweimassenschwungrads auch bei hohen Drehmomenten über einen hinreichend großen Drehwinkelbereich Drehschwingungen dämpfen kann.
Das in Fig. 1 dargestellte Bogenfedersystem 10 weist eine Außenfeder 12 und zwei identische Innenfedern 14 auf, die gleichzeitig komprimiert werden können, um Drehschwingungen auszugleichen. Dieses Bogenfedersystem 10 führt jedoch zu der in Fig. 5 dargestellten sehr steifen ersten Federkennlinie 16, die einen Motorstart des Kraftfahrzeugmotors erschwert. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Bogenfedersystem ist zwischen den identisch ausgestalteten Innenfedern 14 ein Freiwinkel 18 vorgesehen, so dass sich für die zugehörige in Fig. 5 dargestellte zweite Federkennlinie 20 ein zweistufiger Verlauf ergibt, da zunächst nur die vergleichsweise weich ausgestaltete Außenfeder 12 wirksam ist, bevor die sehr steifen Innenfedern 14 wirksam werden. Auch die zweite Federkennlinie 20 ist im Ergebnis sehr steif und erschwert einen Motorstart des Kraftfahrzeugmotors. Ferner können auftretenden Drehschwingungen durch dieses Bogenfedersystem nur unzureichend für ein nachgeschaltetes Fliehkraftpendel zur Drehschwingungsdämpfung vorgefiltert werden. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Bogenfedersystem sind im Vergleich zu dem in Fig. 2 dargestellten Bogenfedersystem die Innenfedern 14 mit unterschiedlichen Steifigkeiten ausgestaltet, so dass sich die in Fig. 5 dargestellte dritte Federkennlinie 22 ergibt. Die dritte Federkennlinie 22 weist einen dreistufigen Verlauf auf, da zunächst nur die Außenfeder 12, danach die Außenfeder 12 und die beiden Innenfedern und am Ende nur die Außenfeder und eine der Innenfedern 14 wirksam sind, da
BESTÄTIGUNGSKOPIE zum Ende der dritten Federkennlinie die weichere Innenfeder 14 auf Block geht, das heißt blockiert, und nicht weiter komprimiert werden kann. Aufgrund von Fertigungs- und Einbautoleranzen ist es sehr schwierig den dreistufigen Verlauf der dritten Federkennlinie 21 zu realisieren, so dass es sogar vorkommen kann, dass die letzte Stufte unabsichtlich entfällt und ein gewünschtes Dämpfungsverhalten nicht erreicht wird. Eine Erhöhung der Toleranzanforderungen würde dagegen die Herstellungskosten erheblich erhöhen.
Es gibt ein ständiges Bedürfnis Drehschwingungen von Kraftfahrzeugmotoren, insbesondere mit Hilfe eines Turboladers aufgeladenen Kraftfahrzeugmotoren, kostengünstig zu dämpfen ohne dabei ein Starten des Kraftfahrzeugmotors zu erschweren.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen anzugeben, die ein kostengünstiges Dämpfen von Drehschwingungen von Kraftfahrzeugmotoren, insbesondere mit Hilfe eines Turboladers aufgeladenen Kraftfahrzeugmotoren, und einfaches Starten des Kraftfahrzeugmotors ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Bogenfedersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist ein Bogenfedersystem für ein Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung, insbesondere einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors, vorgesehen mit einer Startbogenfeder zur Drehschwingungsdämpfung, einer parallel zur Startbogenfeder geschalteten ersten Zusatzbogenfeder zur Drehschwingungsdämpfung und einer parallel zur Startbogenfeder geschalteten zweiten Zusatzbogenfeder zur Drehschwingungsdämpfung, wobei die zweite Zusatzbogenfeder in Reihe zur ersten Zusatzbogenfeder geschaltet ist, wobei erfindungsgemäß die Startbogenfeder eine Federsteifigkeit Ds aufweist, die geringer als die Federsteifigkeit der ersten Zusatzbogenfeder und geringer als die Federsteifigkeit D2 der zweiten Zusatzbogenfeder ist, wobei bei einem Komprimieren des Bogenfedersystems über einen Gesamtfederweg Sges die zweite Zusatzbogenfeder vor der ersten Zusatzbogenfeder und vor der Startbogenfeder blockiert.
Da die zweite Zusatzbogenfeder vor dem Erreichen des Endes des gesamten Federwegs des Bogenfedersystem, welcher dem gesamten Verdrehwinkelbereich des zugehörigen Zweimassenschwungrads entspricht, auf Block gehen kann und im blockierten Zustand nicht weiter komprimiert werden kann, kann das Bogenfedersystem bei blockierter zweiter Zusatzbogenfeder eine deutlich erhöhte Federsteifigkeit für das Bogenfedersystem bereitstellen, so dass das Bogenfedersystem auch bei hohen Drehmomenten eine Dämpfungsfunktion ausüben kann. Gleichzeit kann durch die Parallelschaltung der Startbogenfeder und der in Reihe geschalteten Zusatzbogenfedern zu Beginn des Federwegs eine besonders niedrige Federsteifigkeit für das Bogenfedersystem bereitstellen, da sowohl die Startbogenfeder, die erste Zusatzbogenfeder und die zweite Zusatzbogenfeder komprimiert werden können. Dies erleichtert es einen Kraftfahrzeugmotor zu starten, da das Bogenfedersystem beim Start des Kraftfahrzeugmotors nur ein geringes Widerstandsmoment bereitstellt. Der überstrichene Federweg des Bogenfedersystems, ab dem die zweite Zusatzbogenfeder blockiert, kann über die Federsteifigkeit und die Federlänge der Zusatzbogenfedern ohne große Toleranzanforderungen an verschiedene Antriebsstränge angepasst werden. Hierbei ist insbesondere ein Freiwinkel oder eine Totstrecke zwischen der ersten Zusatzfeder und der zweiten Zusatzfeder im Rahmen von vorzusehenden erforderlichen Toleranzen im Wesentlichen vermieden. Dies ermöglicht ein kostengünstiges Dämpfen von Drehschwingungen von Kraftfahrzeugmotoren, insbesondere mit Hilfe eines Turboladers aufgeladenen Kraftfahrzeugmotoren, und gleichzeitig ein einfaches Starten des Kraftfahrzeugmotors.
Da die Startbogenfeder eine geringere Federsteifigkeit als jeweils die erste Zusatzbogenfeder und die zweite Zusatzbogenfeder aufweist, kann mit Hilfe der Startbogenfeder ein besonders langer Federweg und damit ein besonders großer Verdrehwinkel des zugehörigen Zweimassenschwungrads erreicht werden. Dadurch ist es möglich über einen besonders großen Frequenzbereich Drehschwingung zu dämpfen und herauszufiltern. Die Startbogenfeder ist insbesondere von Beginn des überstrichenen Federwegs an wirksam. Die Zusatzbogenfedern sind vorzugsweise ebenfalls im Wesentlichen von Beginn des überstrichenen Federwegs an wirksam, wobei die Zusatzbogenfedern toleranzbedingt erforderlichenfalls geringfügig später als die Startbogenfeder wirksam sein können. Die Funktionalität des Bogenfedersystems ein leichtes Starten des Kraftfahrzeugmotors zu ermöglichen und auch bei großen Drehmomenten eine Dämpfüngswirkung bereitzustellen ist dadurch nicht wesentlich beeinträchtigt. Die Startbogenfeder, die erste Zusatzbogenfeder und/oder die zweite Zusatzbogenfeder sind insbesondere entlang eines Teilkreises gebogen ausgeführt, so dass die Startbogenfeder, die erste Zusatzbogenfeder und/oder die zweite Zusatzbogenfeder besonders einfach in eine in Umfangsrichtung verlaufende Tasche eines Zweimassenschwungrads eingesetzt sein können, um eine an dem Bogenfedersystem angreifende Primärscheibe über das Bogenfedersystem mit einer an dem Bogenfedersystem angreifenden Sekundärscheibe des Zweimassenschwungrads zu koppeln. Durch das Bogenfedersystem wird insbesondere eine zweistufige Federkennlinie bereitgestellt, die ohne große Toleranzanforderungen erreicht werden kann. Dadurch kann das Bogenfedersystem eine Federkennlinie mit einer Startstufe aufweisen, die nicht nur eine Absenkung einer Resonanzdrehzahl der Antriebswelle erreicht sondern auch einen größeren Frequenzbereich an Drehschwingung für ein nachgeschaltetes Fliehkraftpen- del zur Drehschwingungsdämpfung vorfiltern. Mit Blockieren der zweiten Zusatzbogenfeder kann eine zweite Stufe der Federkennlinie bereitgestellt werden, die bis zum Erreichen eines maximalen Kontaktmoments, bis zu dem eine Dämpfen von Drehschwingungen durch das Bogenfedersystem möglich ist, eine steilere Federkennlinie als während der Startstufe bereitstellen kann.
Insbesondere ist die Federsteifigkeit Di der ersten Zusatzbogenfeder größer als die
Federsteifigkeit D2 der zweiten Zusatzbogenfeder und/oder die entspannte Federlänge Li der ersten Zusatzbogenfeder ist größer als die entspannte Federlänge L2 der zweiten Zusatzbogenfeder. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die zweite Zusatzbogenfeder vor der ersten Zusatzbogenfeder blockiert und dadurch abgeschaltet wird. Wenn die zweite Zusatzbogenfeder weicher als die erste Zusatzbogenfeder ist, legt die zweite Zusatzbogenfeder bei einer angreifenden Kraft einen größeren Federweg zurück und kann dadurch schneller als die erste Zusatzbogenfeder das Ende ihrer Komprimierfähigkeit erreichen. Wenn die zweite Zusatzbogenfeder kürzer als die erste Zusatzbogenfeder ist, kann der maximal mögliche Federweg der zweiten Zusatzbogenfeder bei einer angreifenden Kraft früher als bei erste Zusatzbogenfeder erreicht werden.
Vorzugsweise sind die erste Zusatzbogenfeder und die zweite Zusatzbogenfeder radial innerhalb der Startbogenfeder angeordnet. Der Bauraumbedarf kann dadurch gering gehalten werden. Ferner kann die Startbogenfeder die erste Zusatzbogenfeder und die zweite Zusatzbogenfeder beispielsweise vor Verschmutzung schützen. Die Zusatzbogenfedern können dadurch auch bei geringen Toleranzanforderungen über die Lebensdauer des Bogenfedersys- tems ein im Wesentlichen konstantes Verhalten aufweisen.
Besonders bevorzugt ist die erste Zusatzbogenfeder an einem ersten Ende der Startbogenfeder und die zweite Zusatzbogenfeder an einem zweiten Ende der Startbogenfeder eingehangen. Dies ermöglicht eine direkte Verbindung der Zusatzbogenfedern mit der Startbogenfeder, so dass das Bogenfedersystem als eine gemeinsame Baueinheit einfach montiert werden kann. Beispielsweise sind die Startbogenfeder, die erste Zusatzbogenfeder und die zweite Zusatzbogenfeder als Spiralfeder ausgestaltet, wobei die erste Zusatzbogenfeder und/oder die zweite Zusatzbogenfeder mit einer der letzten Windungen des zugeordneten Endes der Startbogenfeder verbunden ist.
Insbesondere weist im entspannten Zustand des Bogenfedersystems die Startbogenfeder eine entspannte Federlänge LSl die erste Zusatzbogenfeder eine entspannte Federlänge Li und die zweite Zusatzbogenfeder eine entspannte Federlänge L2 auf, wobei + L2 + ALT -S Ls gilt, wobei ALT eine Sicherheitstoleranz ist, die insbesondere Fertigungstoleranzen, Einbautoleranzen und/oder betriebsbedingte Änderungen der Federlänge berücksichtigt. Eine derart gewählte Sicherheitstoleranz ermöglicht ein einfaches Starten des Kraftfahrzeugmotors sowie bei geringen Toleranzanforderungen auch bei großen Drehmomenten eine Dämpfungswirkung bereitzustellen. Die Zusatzbogenfedern können in Summe in etwas so lang wie die Startbogenfeder oder geringfügig kürzer sein, wobei durch das Vorsehen der Sicherheitstoleranz sichergestellt werden kann, dass der Bauraumbedarf des Bogenfedersystems in Federrichtung allein durch die Startbogenfeder definiert wird. Doppelpassungen und enge Toleranzfelder sind dadurch vermieden, so dass das Bogenfedersystem entsprechend kostengünstig hergestellt werden kann.
Vorzugsweise gilt für die Sicherheitstoleranz ALT 0,01 Sges ^ ALT 0,25 Sges, insbesondere 0,02 Sges -S ALT 5 0,20 Sges, vorzugsweise 0,05 Sges ALT ^ 0,15 Sges und besonders bevorzugt 0,07 Sges ^ ALT ^ 0,10 Sges- Eine derart gewählte Sicherheitstoleranz ermöglicht ein einfaches Starten des Kraftfahrzeugmotors sowie bei geringen Toleranzanforderungen auch bei großen Drehmomenten eine Dämpfungswirkung bereitzustellen.
Besonders bevorzugt gilt für die Federsteifigkeit Ds der Startbogenfeder, die Federsteifigkeit Di der ersten Zusatzbogenfeder und/der der Federsteifigkeit D2 der zweiten Zusatzbogenfeder Ds £ 0,75 Di, insbesondere Ds ^ 0,50 Di, vorzugsweise Ds ^ 0,30 Di und besonders bevorzugt Ds s 0,20 Di und/oder Ds -S 0,75 D2, insbesondere Ds ^ 0,50 D2, vorzugsweise
Ds -S 0,30 D2 und besonders bevorzugt Ds ^ 0,20 D2. Die Startbogenfeder kann dadurch eine erheblich geringere Federsteifigkeit als jeweils die Zusatzbogenfedern aufweisen, so dass ein besonders langer Federweg und ein entsprechend großer Verdrehwinkel eines zugeordneten Zweimassenschwungrads bereitgestellt werden kann, um über einen besonders großen Frequenzbereich Drehschwingungen zu dämpfen.
Insbesondere ist der Gesamtfederweg Sges bei einem in das Bogenfedersystem eingeleitetem Drehmoment von Mmax erreicht, wobei die zweite Zusatzbogenfeder bei einem Drehmoment MBiock blockiert, wobei für das Verhältnis MBiock/ ma)( 0,50 s
Figure imgf000008_0001
<, 0,95, insbesondere 0,60 < MBiock/Mmax £ 0,85, vorzugsweise 0,65 MB\0 Mmax £ 0,80 und besonders bevorzugt 0,70 £ Meiock Mmax £ 0,75 gilt. Dadurch kann mit der ersten Stufe des Bogenfedersystems bevor die zweite Zusatzbogenfeder blockiert nicht nur eine Resonanzdrehzahl der Antriebswelle reduziert werden, um den Kraftfahrzeugmotor leicht starten zu können. Es ist auch möglich, dass Drehschwingungen über einen,großen Drehmomentbereicht bis zur Erreichung eines maximalen Kontaktmoments, bei dem ein weiteres Komprimieren des Bogenfedersystems nicht mehr möglich ist, gedämpft werden. Insbesondere können für ein nachfolgend vorgesehenes Fliehkraftpendel bereits ein Großteil der auftretenden Ungleichförmigkeiten im Drehmoment vorgefiltert werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung, insbesondere einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, mit einer Primärscheibe zur Einleitung eines Drehmoments und einer über ein Bogenfedersystem, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, mit der Primärscheibe in Umfangsrichtung relativ zur Primärscheibe verdrehbar verbundenen Sekundärscheibe. Dies ermöglicht ein kostengünstiges Dämpfen von Drehschwingungen von Kraftfahrzeugmotoren, insbesondere mit Hilfe eines Turboladers aufgeladenen Kraftfahrzeugmotoren, und gleichzeitig ein einfaches Starten des Kraftfahrzeugmotors.
Insbesondere ist ein Fliehkraftpendel zur Drehschwingungsdämpfung vorgesehen. Durch das Bogenfedersystem des Zweimassenschwungrads können für das Fliehkraftpendel bereits ein Großteil der auftretenden Ungleichförmigkeiten im Drehmoment vorgefiltert werden, so dass das Fliehkraftpendel entsprechend einfacher noch verbleibende Drehschwingungen dämpfen kann. Insbesondere kann das Fliehkraftpendel für die Dämpfung von Resonanzschwingungen höherer Ordnung ausgelegt sein. Das Fliehkraftpendel ist beispielsweise mit der Primärscheibe oder der Sekundärscheibe des Zweimassenschwungrads verbunden.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Prinzipdarstellung eines Bogenfedersystems in einer ersten
Ausführungsform, Fig. 2: eine schematische Prinzipdarstellung eines Bogenfedersystems in einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 3: eine schematische Prinzipdarstellung eines Bogenfedersystems in einer dritten
Ausführungsform,
Fig. 4: eine schematische Prinzipdarstellung eines Bogenfedersystems in einer erfindungs gemäßen Ausführungsform und
Fig. 5: ein schematisches Diagramm von Federkennlinien der in Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellten Bogenfedersysteme.
Das in Fig. 4 dargestellte erfindungsgemäße Bogenfedersystem 10 weist eine als Außenfeder ausgestaltete Startbogenfeder 22 auf, zu der radial innen koaxial zur Startbogenfeder 22 in Reihe hintereinander geschaltet eine erste Zusatzbogenfeder 24 und eine zweite Zusatzbogenfeder 24 angeordnet sind. Die erste Zusatzbogenfeder 24 kann an einem ersten Ende 28 eingehangen sein. Entsprechend kann die zweite Zusatzbogenfeder 26 an einem zweiten Ende 30 eingehangen sein. Das Bogenfedersystem 10 kann als Energiespeicherelement für ein Zweimassenschwungrad verwendet werden, um ohne große Energieverluste Drehschwingungen zu dämpfen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die erste Zusatzbogenfeder 24 im dargestellten entspannten Zustand eine Länge L-, auf, die länger als die Länge L2 der zweiten Zusatzbogenfeder 26 ist, so dass die zweite Zusatzbogenfeder 26 eher auf Block gehen kann als die erste Zusatzbogenfeder 24. Zwischen der ersten Zusatzbogenfeder 24 und der zweiten Zusatzbogenfeder 26 ist eine Sicherheitstoleranz ALT vorgesehen, um Toleranzen und funktionstechnische Veränderungen zu kompensieren. Durch die geringe Federsteifigkeit des Bogenfedersystems 10 zu Beginn eines überstrichenen Federwegs S oder eines korrespondierenden ü- berstrichenen Drehwinkel α des entsprechenden Zweimassenschwungrads und der höheren Federsteifigkeit des Bogenfedersystems 10 bei blockierender zweiten Zusatzfeder 26 kann sich beispielsweise die in Fig. 5 dargestellte Federkennlinie 32 ergeben. Ferner ist es möglich ist durch eine geeignete Wahl der Federsteifigkeiten und/oder Längen der Startbogenfeder 22, der ersten Zusatzbogenfeder 24 und/oder der zweiten Zusatzbogenfeder 26 den Kennlinienverlauf an verschiedene Antriebsstränge anzupassen, so dass sich entsprechend einfach auch eine alternative Kennlinie 34 einstellen lässt, bei welcher die zweite Zusatzbogenfeder zu einem späteren Zeitpunkt blockiert und die Federsteifigkeit des Bogenfedersystem 10 Beginn des Federwegs höher ist im Vergleich zur Kennlinie 32.
Bezuqszeichenliste Bogenfedersystem
Außenfeder
Innenfeder
erste Federkennlinie
Freiwinkel
zweite Federkennlinie
dritte Federkennline
Startbogenfeder
erste Zusatzbogenfeder
zweite Zusatzbogenfeder
erstes Ende
zweites Ende
Federkennlinie
alternative Kennlinie

Claims

Patentansprüche
1. Bogenfedersystem für ein Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung, insbesondere einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors, mit einer Startbogenfe- der (22) zur Drehschwingungsdämpfung, einer parallel zur Startbogenfeder (22) geschalteten ersten Zusatzbogenfeder (24) zur Drehschwingungsdämpfung und einer parallel zur Startbogenfeder (22) geschalteten zweiten Zusatzbogenfeder (26) zur Drehschwingungsdämpfung, wobei die zweite Zusatzbogenfeder (26) in Reihe zur ersten Zusatzbogenfeder (24) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Startbogenfeder (22) eine Federsteifigkeit DS aufweist, die geringer als die Federsteifigkeit Di der ersten Zusatzbogenfeder (24) und geringer als die Federsteifigkeit D2 der zweiten Zusatzbogenfeder (26) ist, wobei bei einem Komprimieren des Bogenfedersystems (10) über einen Gesamtfederweg Sges die zweite Zusatzbogenfeder (26) vor der ersten Zusatzbogenfeder (24) und vor der Startbogenfeder (22) blockiert.
2. Bogenfedersystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Federsteifigkeit Di der ersten Zusatzbogenfeder (24) größer als die Federsteifigkeit D2 der zweiten Zusatzbogenfeder (26) und/oder die entspannte Federlänge U der ersten Zusatzbogenfeder (24) größer als die entspannte Federlänge L2 der zweiten Zusatzbogenfeder (26) ist.
3. Bogenfedersystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zusatzbogenfeder (24) und die zweite Zusatzbogenfeder (26) radial innerhalb der Startbogenfeder (22) angeordnet sind.
4. Bogenfedersystem nasch Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zusatzbogenfeder (24) an einem ersten Ende (28) der Startbogenfeder (22) und die zweite Zusatzbogenfeder (26) an einem zweiten Ende (30) der Startbogenfeder (22) eingehangen ist.
5. Bogenfedersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass im entspannten Zustand des Bogenfedersystems (10) die Startbogenfeder (22) eine entspannte Federlänge Ls, die erste Zusatzbogenfeder (24) eine entspannte Federlänge Li und die zweite Zusatzbogenfeder (26) eine entspannte Federlänge L2 auf- weist, wobei Li + L2 + ALT -S Ls gilt, wobei ΔΙ_Τ eine Sicherheitstoleranz ist, die insbesondere Fertigungstoleranzen, Einbautoleranzen und/oder betriebsbedingte Änderungen der Federlänge berücksichtigt.
6. Bogenfedersystem nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass für die Sicherheitstoleranz ALT 0,01 Sges -S ALT -S 0,25 Sges, insbesondere 0,02 Sges -S ΔΙ_Τ ^ 0,20 Sges, vorzugsweise 0,05 Sges ^ ALT -S 0,15 Sges und besonders bevorzugt
0,07 SgeS ^ ALT £ 0,10 Sges gilt.
7. Bogenfedersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass für die Federsteifigkeit Ds der Startbogenfeder (22), die Federsteifigkeit D^ der ersten Zusatzbogenfeder (24) und/der der Federsteifigkeit D2 der zweiten Zusatzbogenfeder (26) Ds £ 0,75 D insbesondere Ds -S 0,50 vorzugsweise Ds -S 0,30 D^ und besonders bevorzugt Ds 0,20 Di und/oder Ds ^ 0,75 D2, insbesondere Ds -S 0,50 D2, vorzugsweise Ds -S 0,30 D2 und besonders bevorzugt Ds -S 0,20 D2 gilt.
8. Bogenfedersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtfederweg Sges bei einem in das Bogenfedersystem (10) eingeleitetem Drehmoment von Mmax erreicht ist, wobei die zweite Zusatzbogenfeder (26) bei einem Drehmoment M8i0ck blockiert, wobei für das Verhältnis M8iock Mmax
0,50 £ M8iock/Mmax -S 0,95, insbesondere 0,60 -S M8iock Mmax 2 0,85, vorzugsweise 0,65 < M8iock Mmax -S 0,80 und besonders bevorzugt 0,70 .s M8|00k/Mmax < 0,75 gilt.
9. Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung, insbesondere einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, mit einer Primärscheibe zur Einleitung eines Drehmoments und einer über ein Bogenfedersystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit der Primärscheibe in Umfangsrichtung relativ zur Primärscheibe verdrehbar verbundenen Sekundärscheibe.
10. Zweimassenschwungrad nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass ein Fliehkraftpendel zur Drehschwingungsdämpfung vorgesehen ist.
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