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Dokumentenidentifikation DE102006000813A1 05.04.2007
Titel Drehschwingungsdämpfer-Riemenscheiben-Kombination
Anmelder Metaldyne International Deutschland GmbH, 64807 Dieburg, DE
Erfinder Depp, Jürgen Christian, Dr., 64720 Michelstadt, DE
Vertreter Patentanwälte Effert, Bressel und Kollegen, 12489 Berlin
DE-Anmeldedatum 03.01.2006
DE-Aktenzeichen 102006000813
Offenlegungstag 05.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.04.2007
IPC-Hauptklasse F16H 55/36(2006.01)A, F, I, 20060103, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16F 15/131(2006.01)A, L, I, 20060103, B, H, DE   F16F 15/124(2006.01)A, L, I, 20060103, B, H, DE   F16F 15/129(2006.01)A, L, I, 20060103, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Drehschwingungsdämpfer-Riemenscheiben-Kombination, wobei der Drehschwingungsdämpfer (1) eine Primärmasse (4, 5) aufweist, die drehfest mit einer entlang einer Rotationsachse (R) der Kombination verlaufenden Welle verbindbar ist. Ferner weist der Drehschwingungsdämpfer (1) eine Sekundärmasse (3) auf, die gegenüber der Primärmasse (4, 5) drehbeweglich ist und die so an die Primärmasse (4, 5) angekoppelt ist, dass Drehschwingungen, insbesondere Drehschwingungen einer Kurbelwelle eines Straßen-Kraftfahrzeugmotors, gedämpft werden. Der Drehschwingungsdämpfer (1) und die Riemenscheibe (8) bilden gemeinsam ein Gehäuse, in dem eine Mehrzahl von elastischen Kupplungselementen (15) lose angeordnet ist, sodass das Gehäuse, die elastischen Kupplungselemente (15) und optional weitere Teile der Kombination eine elastische Drehkupplung des Drehschwingungsdämpfers (1) und der Riemenscheibe (8) bilden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Drehschwingungsdämpfer-Riemenscheiben-Kombination. Die Kombination ist insbesondere zur Dämpfung von Drehschwingungen einer Kurbelwelle oder Nockenwelle eines Straßen-Kraftfahrzeugmotors einsetzbar. Über die Riemenscheibe können zusätzlich externe Aggregate und Einrichtungen angetrieben werden.

Eine derartige Kombination ist beispielsweise aus der EP 1 266 152 B1 bekannt. Die Kombination weist einen integrierten Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer sowie ein Lager und eine Kupplung aus gummielastischem Werkstoff zur relativ verdrehbaren und in Umfangsrichtung der Riemenscheibe elastischen Abstützung der Riemenscheibe gegenüber dem Dämpfergehäuse auf.

Nachteilig an einer solchen Kombination ist das elastische Verhalten der Kupplung. Bei der Betrachtung der Kennlinie des Drehmoments der Kupplung in Abhängigkeit der relativen Verdrehung zwischen Riemenscheibe und Dämpfergehäuse ergibt sich ein linearer Verlauf, d.h. das Drehmoment nimmt proportional mit dem Winkel der relativen Verdrehung zu. Da der gummielastische Werkstoff der Kupplung außerdem sowohl an dem Gehäuse des Drehschwingungsdämpfers als auch an der Riemenscheibe befestigt ist (z.B. anvulkanisiert wurde) ist die Lebensdauer der Kupplung beschränkt. Insbesondere bei häufigen starken relativen Verdrehungen kommt es mit der Zeit zu einer Ermüdung des gummielastischen Werkstoffs und unter Umständen zu einem Bruch bzw. Abriss. Gegenüber einfachen Riemenscheiben, die über eine elastische Kupplung mit einer Nabe verbunden sind, kommt bei der genannten Art der Kombination aus Schwingungsdämpfer und Riemenscheibe noch eine zusätzliche Belastung des gummielastischen Werkstoffs der Kupplung hinzu. Grund hierfür ist das Bewegungsverhalten des Schwingungsdämpfers, welches kurzzeitig zu großen Spannungen in der elastischen Kupplung führt. Die Dynamik der Drehwinkel-Veränderungen hat sich als besonders belastend für den gummielastischen Werkstoff der Kupplung erwiesen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kombination der eingangs genannten Art anzugeben, bei der die Kupplung zwischen der Riemenscheibe und dem Drehschwingungsdämpfer besonders langlebig ist. Außerdem soll die Kupplung mit geringem Aufwand hergestellt werden können. Ferner soll es möglich sein, besonders kostengünstige, elastische Materialen für die Kupplung zu verwenden.

Es wird vorgeschlagen, durch den Drehschwingungsdämpfer einerseits und die Riemenscheibe andererseits ein gemeinsames Gehäuse zu bilden, das sich um die Drehachse der Kombination herum erstreckt. In dem Gehäuse ist eine Mehrzahl von elastischen Kupplungselementen lose (d.h. insbesondere nicht an der Gehäusewand befestigt) angeordnet. Durch weitere Maßnahmen, die in unterschiedlicher Weise ausgestaltet werden können, wird gewährleistet, dass die Riemenscheibe und der Drehschwingungsdämpfer gegenseitig Drehmomente auf den jeweils anderen Teil der Kombination ausüben können, wobei die den Drehmomenten entsprechenden Kräfte über zumindest einen Teil der elastischen Kupplungselemente übertragen werden.

Dies hat den Vorteil, dass durch Gestaltung der elastischen Kupplungselemente ein jeweils gewünschtes elastisches Kupplungsverhalten erzeugt werden kann, d.h. die Drehmoment-Drehwinkelkennlinie eingestellt werden kann. Beispielsweise kann die Form der elastischen Kupplungselemente eingestellt werden, ein bestimmtes elastisches Material ausgewählt werden und zumindest ein Hohlraum in einem oder mehreren der Kupplungselemente vorgesehen werden.

Ferner kann durch die lose Anordnung der Kupplungselemente in dem Gehäuse ein Abriss des elastischen Materials von der Riemenscheibe oder von dem Drehschwingungsdämpfer vermieden werden. Vorzugsweise werden die Kupplungselemente bei der Übertragung von Drehmomenten zwischen den beiden Teilen der Kombination jeweils auf Druck belastet. Versuche haben gezeigt, dass dabei keine lokalen Scherkräfte in dem elastischen Material auftreten, wie es bei der oben beschriebenen Anvulkanisierung der gummielastischen Kupplung der Fall ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Kupplungselemente einstückig aus ein und demselben elastischen Material hergestellt werden und keine Hohlräume aufweisen. Besonders bevorzugt werden kugelförmige elastische Kupplungselemente. Diese haben sich in ersten Versuchen als besonders langlebig erwiesen und weisen eine günstige Kennlinie auf.

Bevorzugt wird, dass das Gehäuse und/oder das zumindest eine Kupplungselement in dem Gehäuse so ausgestaltet sind, dass das Kupplungselement bei Druckbelastung in Umfangsrichtung (d.h. während über das Kupplungselement Kräfte zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse übertragen werden) sich verformen (insbesondere sich zumindest stellenweise in radialer Richtung verbreitern) kann.

Insbesondere bei kugelförmigen Kupplungselementen (und auch bei anders geformten Kopplungselementen, die sich ebenfalls in Umfangsrichtung verjüngen und/oder die einen Hohlraum aufweisen) kann eine Verformung in radialer Richtung auch dann stattfinden, wenn das Gehäuse in radialer Richtung lediglich eine Innen-Abmessung aufweist, die von dem kugelförmigen Kupplungselement im entspannten Zustand an seiner breitesten Stelle vollständig oder nahezu vollständig ausgefüllt wird. In diesem Fall verformt sich das Kupplungselement im Wesentlichen an seinen weniger breiten Stellen und/oder wird der Hohlraum des Kupplungselements komprimiert.

Für konkrete Ausgestaltungen der Erfindung kommen alle Geometrien in Frage, welche den Innenraum des Gehäuses nicht vollständig ausfüllen, wenn die maximal zulässige Druckbelastung noch nicht erreicht ist. Anders formuliert müssen die Kupplungselemente sich verformen können. Dies kann auf unterschiedliche Weise erreicht werden, insbesondere durch freie Räume zwischen den Kopplungselementen und der Gehäuse-Innenwand und/oder durch Hohlräume und/oder Knautschzonen innerhalb der Kupplungselemente. Als zweckmäßig haben sich Kupplungselemente mit Verjüngungen in radialer und/oder axialer Richtung erwiesen, sodass der Gehäuseinnenraum in Umfangsrichtung und/oder radialer und/oder axialer Richtung nicht vollständig ausgefüllt ist. Bei einer Ausführungsform der Kupplungselemente mit Hohlräumen in dem Gummimaterial ist es auch möglich, dass der oder die Hohlräumen mit einem anderen, nachgiebigen Material (z.B. Schaum) zumindest teilweise gefüllt sind. Hohlräume in den Kopplungselementen sind geeignet, da diese auch unter Vorlast noch Federweg bieten.

Dadurch, dass das Gehäuse auf einfache Weise durch die zwei verschiedenen Teile der Kombination, d.h. einerseits durch den Drehschwingungsdämpfer und andererseits durch die Riemenscheibe gebildet wird, lässt sich die elastische Kupplung der Kombination in besonders einfacher Weise herstellen. Insbesondere sind keine aufwändigen und fehlerträchtigen Vulkanisationsprozesse bei der Herstellung der Kombination erforderlich. Vielmehr können die elastischen Kupplungselemente bereits vorher in separaten Herstellungsprozessen gefertigt werden. Es ist kein Entfetten oder sonstiges Vorbehandeln von Flächen erforderlich, an denen elastischer Werkstoff anvulkanisiert werden soll. Entsprechend erforderliche Chemikalien und Verarbeitungsschritte können eingespart werden. Es wird jedoch bevorzugt (und führt zu einer weiteren Verlängerung der Lebensdauer), dass die elastischen Kupplungselemente mit einem Schmiermittel (z.B. Graphitpulver) kombiniert werden. Insbesondere wird in dem Gehäuse ein Schmiermittel angeordnet, so dass eine Relativbewegung der Kupplungselemente und der Gehäuse-Innenwand geschmiert ist. Um ein Austreten des Schmiermittels aus dem Gehäuse zu verhindern, kann zumindest eine Dichtung verwendet werden. Filz hat sich als geeignetes Material für die zumindest eine Dichtung erwiesen.

Insbesondere wird eine Drehschwingungsdämper-Riemenscheibe-Kombination vorgeschlagen, wobei

  • – der Drehschwingungsdämpfer eine Primärmasse aufweist, die drehfest mit einer entlang einer Rotationsachse der Kombination verlaufenden Welle verbindbar ist,
  • – der Drehschwingungsdämpfer eine Sekundärmasse aufweist, die gegenüber der Primärmasse drehbeweglich ist und die so an die Primärmasse angekoppelt ist, dass Drehschwingungen, insbesondere Drehschwingungen einer Kurbelwelle eines Straßenkraftfahrzeug-Motors, gedämpft werden,
  • – der Drehschwingungsdämpfer und die Riemenscheibe gemeinsam ein Gehäuse bilden,
  • – in dem Gehäuse eine Mehrzahl von elastischen Kupplungselementen lose angeordnet ist,
so dass das Gehäuse, die elastischen Kupplungselemente und optional weitere Teile der Kombination eine elastische Drehkupplung des Drehschwingungsdämpfers und der Riemenscheibe bilden.

Unter einem Gehäuse wird jegliche Anordnung verstanden, bei der eine Materialbegrenzung einen Hohlraum definiert, in dem die Kupplungselemente aufgenommen werden können. Dabei kann das Gehäuse aus mehreren (z.B. auch völlig separaten) Teil-Gehäusen bestehen. In diesem Fall bilden die Riemenscheibe und/oder der Drehschwingungsdämpfer z.B. in Umfangsrichtung um die Drehachse hintereinander angeordnete stirnseitige Gehäusewände, die jeweils einen Hohlraum eines Teil-Gehäuses abschließen.

Bevorzugt wird jedoch, dass das Gehäuse einen im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die Drehachse verlaufenden Hohlraum definiert, in den Vorsprünge sowohl des Drehschwingungsdämpfers als auch der Riemenscheibe hineinragen. Z.B. ragen die Vorsprünge des Drehschwingungsdämpfers von radial außen nach radial innen in den Hohlraum hinein und ragen die Vorsprünge der Riemenscheibe von radial innen nach radial außen in den Hohlraum hinein. Derartige Vorsprünge oder andere Vorsprünge können als Mitnehmer bezeichnet werden, da sie bei einer Drehbewegung die in dem Hohlraum angeordneten Kupplungselemente mitnehmen und ebenfalls zu einer Drehbewegung bzw. relativen Drehbewegung veranlassen. Diese Drehbewegungen der Kupplungselemente sind jedoch weitgehend durch die Mitnehmer des jeweils anderen Teils der Kombination bestimmt und begrenzt, so dass im Ergebnis meist lediglich eine Kompression der Kupplungselemente (oder einer Teilmenge davon) stattfindet, wobei mit zunehmender Kompression aufgrund der elastischen Eigenschaften ein zunehmender Widerstand gegen eine weitere Kompression entsteht. Unter einer Kompression wird auch eine nur lokale Kompression der Kupplungselemente verstanden. In diesem Fall findet insgesamt z. B. eine Verformung der Kupplungselemente statt. Handelt es sich bei den Kupplungselementen um Kugeln, verformt sich die Kugelform zu einem Ovaloid oder Ellipsoid.

Allgemeiner formuliert ist die Kombination so ausgestaltet, dass eine Relativbewegung des Drehschwingungsdämpfers und der Riemenscheibe um die Rotationsachse möglich ist, jedoch von den elastischen Kupplungselementen begrenzt wird.

Es sind jedoch auch andere Formen von Mitnehmern möglich, z.B. Verengungen des in Umfangsringung betrachteten Verlaufs des Gehäuse-Innenraums (Hohlraums), wobei ein Kupplungselement lediglich teilweise in den verengten Bereich hineingedrückt werden kann, jedoch niemals durch den verengten Bereich hindurchgedrückt werden kann. Bei noch einer anderen Ausgestaltung kann ein Hindurchtreten eines Kupplungselements durch einen Bereich des Hohlraums auf andere Weise verhindert werden, beispielsweise dadurch, dass sich ein lang gestrecktes Sperrelement quer zum Verlauf des Hohlraums erstreckt und an gegenüberliegenden Seiten an der Gehäuse-Innenwand befestigt ist. Die verschiedenen Ausgestaltungen von Mitnehmern können auch bei ein und derselben Kombination vorgesehen sein.

Allgemeiner formuliert ist eine Beweglichkeit der lose in dem Gehäuse angeordneten Kupplungselemente in Umfangsrichtung um die Rotationsachse der Kombination durch Mitnehmer begrenzt, die jeweils mit dem Schwingungsdämpfer oder mit der Riemenscheibe verbunden sind oder die jeweils ein Teil des Drehschwingungsdämpfers oder Riemenscheibe sind.

Insbesondere bilden die Mitnehmer zumindest einen ersten Teil-Innenraum und zumindest einen zweiten Teil-Innenraum des Gehäuses, wobei die Mitnehmer einen Übertritt der Kupplungselemente von dem ersten in den zweiten Teil-Innenraum oder umgekehrt verhindern. Dabei befindet sich in dem ersten Teil-Innenraum und in dem zweiten Teil-Innenraum jeweils zumindest eines der Kupplungselemente.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung befinden sich in dem ersten Teil-Innenraum mehr Kupplungselemente und/oder größere Kupplungselemente als in dem zweiten Teil-Innenraum. Bei einer Alternative zu dieser Ausgestaltung sind in dem ersten und in dem zweiten Teil-Innenraum Kupplungselemente mit unterschiedlichen elastischen Eigenschaften angeordnet. Diese Ausgestaltungen können auch kombiniert werden, d.h. es befinden sich in den verschiedenen Teil-Innenräumen Kupplungselemente in unterschiedlicher Zahl und/oder Größe und mit unterschiedlichen elastischen Eigenschaften. Jeweils werden bei einer relativen Verdrehung der Riemenscheibe und des Drehschwingungsdämpfers entweder nur das oder die Kupplungselemente in dem ersten Teil-Innenraum oder das oder die Kupplungselemente in dem zweiten Teil-Innenraum verformt (insbesondere auf Druck belastet). Bei dem ersten Teil-Innenraum und dem zweiten Teil-Innenraum handelt es sich insbesondere um (in Umfangsrichtung) unmittelbar benachbarte Teil-Innenräume, die beispielsweise lediglich durch einen Mitnehmer gegeneinander abgegrenzt sind. Bei einer bestimmten Auslenkungsrichtung (betrachtet in Umfangsrichtung) sind daher für die Übertragung der relativen Drehmomente und für das elastische Kupplungsverhalten nur die elastischen Eigenschaften des oder der Kupplungselemente in dem ersten Teil-Innenraum maßgeblich, während bei der Auslenkung in umgekehrter Richtung die elastischen Eigenschaften des oder der Kupplungselemente in dem zweiten Teil-Innenraum maßgeblich sind.

Dabei ist die Erfindung nicht auf das Vorhandensein lediglich eines einzigen ersten und eines einzigen zweiten Teil-Innenraums beschränkt. Vielmehr können mehrere erste Teil-Innenräume und mehrere zweite Teil-Innenräume vorgesehen sein, wobei jeweils die elastischen Eigenschaften entweder nur der Kupplungselemente in den ersten Teil-Innenräumen oder der Kupplungselemente in den zweiten Teil-Innenräumen maßgeblich sind.

Auf diese Weise kann das Dämpfungsverhalten der Kupplung für eine überwiegend auftretende Drehrichtung der Riemenscheibe anders eingestellt werden als für die nur selten oder nie auftretende entgegengesetzte Drehrichtung. In der Regel wird bei dem Einsatz der Kombination in der Praxis ein Antrieb über die Nabe der Kombination erfolgen und werden über die Riemenscheibe ein oder mehrere Nebenaggregate angetrieben. Daraus ergibt sich die entsprechende überwiegende Auslenkung aus einer neutralen relativen Drehstellung der Riemenscheibe und des Drehschwingungsdämpfers. Eine solche neutrale Drehstellung besteht nur, wenn keine Drehmomente zwischen den Teilen der Kombination übertragen werden.

Das Gehäuse kann auf Seiten des Drehschwingungsdämpfers durch die Primärmasse des Drehschwingungsdämpfers gebildet werden. In diesem Fall sind die elastische Kupplung und der Dämpfer (hinsichtlich ihrer Wirkungen) „parallel" angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass das Gehäuse von der Sekundärmasse des Drehschwingungsdämpfers gebildet wird. In diesem Fall sind der Drehschwingungsdämpfer und die elastische Kupplung „seriell" angeordnet. Es ist auch denkbar, dass das Gehäuse sowohl von der Primärmasse als auch von der Sekundärmasse des Drehschwingungsdämpfers gebildet wird.

Vorzugsweise wird durch die Kombination eine progressive Kennlinie der elastischen Kupplung erreicht, d.h. das aufgrund der Kupplungselemente zwischen dem Drehschwingungsdämpfer und der Riemenscheibe übertragene Drehmoment steigt überproportional zu dem Winkel der relativen Verdrehung des Drehschwingungsdämpfers und der Riemenscheibe an.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Dabei stellen 1 bis 3 eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Kombination dar. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:

1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Kombination, wobei die Schnittebene senkrecht zu der Drehachse verläuft,

2 einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte Kombination in einer Schnittebene, die die Linie A-A in 1 und die Drehachse enthält,

3 einen Querschnitt durch die in 1 und 2 dargestellte Kombination, wobei die Schnittebene die Linie B-B in 1 und die Drehachse enthält,

4 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer-Riemenscheiben-Kombination, wobei die Schnittebene senkrecht zu der Drehachse der Kombination verläuft,

5 einen Querschnitt durch die in 4 dargestellte Kombination, wobei die Schnittebene die Linie C-C in 4 und die Drehachse enthält, und

6 einen Querschnitt durch die in 4 und 5 dargestellte Kombination, wobei die Schnittebene die Linie D-D in 4 und die Drehachse enthält.

Die in 1 bis 3 dargestellte Kombination weist einen Drehschwingungsdämpfer 1 auf, der als Viskositätsdämpfer ausgestaltet ist. Ein Schwungring 3, der sich um die Drehachse R rotationssymmetrisch herum erstreckt, ist in einem Gehäuse 4 des Drehschwingungsdämpfers 1 angeordnet. Das Gehäuse 4 wird durch einen kreisringförmigen Deckel 2 verschlossen. In dem Gehäuse 4 befindet sich eine viskose oder viskoelastische Flüssigkeit in dem Spalt zwischen der Gehäuse-Innenwand und dem Schwungring 3. Wie aus 2 und 3 erkennbar ist, erstreckt sich ein Vorsprung des Schwungrings 3 in axialer Richtung, d.h. parallel zur Drehachse R. Das Gehäuse 4 weist eine entsprechende vorspringende Form auf, an deren in radialer Richtung außen gelegenen Oberfläche sich ein Lager 6 befindet. Das Lager 6.

ermöglicht eine relative Drehbewegung des Drehschwingungsdämpfers 1 und einer Riemenscheibe 8.

Wie am besten aus 2 und 3 erkennbar ist, erstreckt sich ein ringförmiger, um die Drehachse R verlaufender Bereich 9 der Riemenscheibe 8 radial nach innen und ist an seinem inneren Ende abgewinkelt

Der abgewinkelte Bereich 9 der Riemenscheibe 8 und ein ebenfalls abgewinkelter Bereich 5 des Drehschwingungsdämpfers 1 bilden ein Gehäuse, welches (wie in 1 erkennbar) sich im Wesentlichen vollständig um die Drehachse R herum erstreckt. Von radial außen nach radial innen, mit einem radial innen gelegenen freien Ende, ragen insgesamt 3 Mitnehmer 7a, 7b, 7c von dem abgewinkelten Bereich 5 in das Gehäuse hinein.

Außerdem ragen von radial innen nach radial außen, mit einem radial außen gelegenen freien Ende insgesamt drei Mitnehmer 12a, 12b, 12c von dem abgewinkelten Bereich 9 der Riemenscheibe in das Gehäuse hinein. Die Mitnehmer 7 und die Mitnehmer 12 sind jeweils bei einem Winkelabstand zueinander von 120° gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt. Dabei ist der Winkelabstand eines jeden der Mitnehmer 7 zu den beiden benachbarten Mitnehmern 12 (z.B. des Mitnehmers 7c zu den Mitnehmern 12c und 12a) unterschiedlich. Der Winkelabstand zwischen den Mitnehmern 7 und dem weiter entfernt gelegenen benachbarten Mitnehmer 12 erlaubt die Aufnahme von jeweils drei in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten elastischen Elementen 15b, 15c, 15d; 15f, 15g, 15h; 15j, 15k, 15l in dem entsprechenden Zwischenraum (erster Teil-Innenraum) des Gehäuses. Der Winkelabstand der Mitnehmer 7 zu dem nächst benachbarten Mitnehmer 12 ist wesentlich kleiner und erlaubt jeweils (in dem Ausführungsbeispiel) nur die Aufnahme eines einzigen elastischen Elements 15a, 15e, 15i in dem entsprechenden Zwischenraum (zweiter Teil-Innenraum) des Gehäuses.

Wie am besten aus 2 und 3 erkennbar ist, ist die Kombination im verbauten Zustand über den Drehschwingungsdämpfer 1 drehfest mit einer Welle verbunden, deren Drehachse die Drehachse R ist. Hierzu bildet der Drehschwingungsdämpfer 1 eine Nabe. Ferner ist eine Buchse 20 vorgesehen, die ein Trennen des Drehschwingungsdämpfers 1 und der Riemenscheibe 8 durch eine unbeabsichtigte Bewegung in axialer Richtung verhindert. Die Buchse 20 wird bei der Herstellung der Kombination in die entsprechend geformte Aufnahme 19 des Drehschwingungsdämpfers 1 eingepresst. Am Außenumfang und an einem abgewinkelt dazu verlaufenden nach radial außen gerichteten Vorsprung der Buchse 20 ist die Riemenscheibe 8 mit ihrem abgewinkelten Bereich 9 über ein gewinkeltes Lager 18 gelagert. Das Lager 18 ermöglicht gemeinsam mit dem Lager 6 eine relative Drehbewegung des Drehschwingungsdämpfers 1 und der Riemenscheibe 8.

Da die Teil-Innenräume des Gehäuses zur Aufnahme der elastischen Elemente 15 in der oben beschriebenen Weise mit einer unterschiedlichen Anzahl der elastischen Elemente 15 versehen sind, ergeben sich für die zwei verschiedenen Auslenkungsrichtungen der Riemenscheibe 8 relativ zu dem Drehschwingungsdämpfer 1 unterschiedliche elastische Eigenschaften. Die Konstruktion wurde so gewählt, dass in der üblichen Betriebsweise, in der ein Drehmoment von dem Gehäuse 4 des Drehschwingungsdämpfers über die elastischen Elemente 15 auf die Riemenscheibe 8 übertragen wird, jeweils die drei gemeinsam in den Teil-Innenraum vorgesehenen elastischen Elemente in Umfangsrichtung auf Druck belastet sind, so dass jeweils eine Kraft von einem der Mitnehmer 7 über die drei elastischen Elemente 15 auf den entsprechenden Mitnehmer 12 der Riemenscheibe übertragen wird. In dieser normalen Betriebsweise sind die elastischen Eigenschaften der einzeln in einem der Teil-Innenräume angeordneten elastischen Elemente 15a, 15e und 15i von geringer oder keiner Bedeutung.

Bei den elastischen Elementen 15 handelt es sich in dem Ausführungsbeispiel um kugelförmige Elemente aus Gummimaterial. Es können jedoch alternativ lose Gummielemente mit anderer äußerer Form verwendet werden, z.B. langgestreckte Elemente, die sich innerhalb des Gehäuses etwa in Umfangsrichtung erstrecken und die sich bei Druckbelastung verformen (z.B. in radialer Richtung verbreitern).

Unter „Gummi" wird in der vorliegenden Beschreibung jegliches elastomere Material verstanden, unabhängig davon, ob es aus natürlichen Stoffen wie z.B. Naturkautschuk gewonnen und/oder aus Kunststoff hergestellt wurde. Z.B. sind die elastischen Elemente aus einem polaren Kautschukmaterial, vorzugsweise einer hydrierten Nitril-Butadien-Kautschukverbindung (HNBR) hergestellt. Es können aber alternativ beispielsweise EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), ENR (Epoxidized Natura) Rubber), EVA (Ethylene Vinyl Acetate), NBR (Nitril-Butadien-Kautschuk), AEM (Ethylen-Acrylat-Kautschuk) oder ACM (Polyacrylat-Kautschuk) verwendet werden.

Da die Kugeln lediglich druckbelastet werden und nicht mit den Gehäuse-Innenwänden fest verbunden sind, reicht die Verwendung eines relativ kostengünstigen Gummimaterials aus, welches nicht (wie z.B. Naturkautschuk) besonders widerstandsfähig gegen Scherbelastung ist. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung können jedoch auch anders geformte elastische Elemente verwendet werden und/oder elastische Elemente mit Hohlräumen verwendet werden.

Um einen Verschleiß der elastischen Elemente 15 durch Reibungswiderstände zwischen den elastischen Elementen 15 und der Gehäuse-Innenwand zu verringern, ist in dem Gehäuse ein Schmiermittel eingebracht, das mit dem Material der elastische Elemente verträglich ist, das heißt insbesondere das Material nicht zum Quellen bringt. Z.B. Graphitpulver ist ein Schmiermittel, das allgemein mit Gummi verträglich ist. Ein Austreten des Schmiermittels aus dem Gehäuse ist über ringförmige Dichtungen 13, 14 aus Filz verhindert. Auch das Lager 18 trägt mit zur Dichtigkeit bei.

Unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dabei werden Elemente, die den in den 1 bis 3 dargestellten Elementen gleichen oder hinsichtlich ihrer Funktion gleichen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner sollen im Wesentlichen nur die Unterschiede der beiden Ausführungsformen beschrieben werden.

Bei der zweiten Ausführungsform ist statt dem Viskositätsdämpfer ein so genannter Gummi-Dämpfer 31 als Drehschwingungsdämpfer vorgesehen, bei dem wiederum die Primärmasse (durch Bezugszeichen 33 bezeichnet) mit der Welle verbunden wird. Die Primärmasse 33 ist über ein ringförmiges, sich um die Drehachse R erstreckendes Elastomermaterial 32 mit einer Sekundärmasse (Schwungmasse) 34 verbunden. Insbesondere ist das Elastomermaterial 32 sowohl (an seiner radial innen gelegenen Seite) an der Primärmasse 33 und (an seiner radial außen liegenden Seite) an der Schwungmasse 34 anvulkanisiert. Wiederum über ein Lager 6 stützt sich die Riemenscheibe 38 mit ihrem äußeren Bereich, der ein Zahnprofil aufweist, radial an dem Drehschwingungsdämpfer ab, nämlich an der radial außen liegenden Seite der Schwungmasse 34.

Wie insbesondere aus 5 und 6 im Vergleich zu 2 und 3 erkennbar ist, ermöglicht die Verwendung eines Gummi-Dämpfers eine etwas kompaktere Bauform der Kombination. In beiden Ausführungsformen ist jedoch bereits eine kompakte Bauweise erreicht, da die Riemenscheibe in den Schnittebenen, die auch die Drehachse R enthalten, ein im Wesentlichen C-förmiges Profil aufweist, wobei der Innenraum des „C" Teile des Drehschwingungsdämpfers umfasst. Dabei definieren der radial innen liegende Schenkel des „C" und der mittlere Bereich des „C", der die beiden Schenkel verbindet, jeweils einen Abschnitt der Gehäuse-Innenwand des Gehäuses für die Aufnahme der elastischen Elemente 15.

Wie aus 4 erkennbar ist, sind wiederum Teil-Innenräume des Gehäuses durch Mitnehmer 37a, 37b, 37c des Drehschwingungsdämpfers einerseits und Mitnehmer 42a, 42b, 42c der Riemenscheibe 38 andererseits definiert, wobei die Teil-Innenräume in Umfangsrichtung abwechselnd eine größere Zahl und eine kleinere Zahl der elastischen Elemente 15 enthalten. Jedoch ist im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1 bis 3 in den Teil-Innenräumen mit mehr elastischen Elementen 15 jeweils nur Raum für zwei der elastischen Elemente 15 (15b, 15c; 15e, 15f; 15h, 15i).

Für die weitere Beschreibung der Ausführungsform gemäß 4 bis 6 wird auf die obige Beschreibung zu den 1 bis 3 Bezug genommen.


Anspruch[de]
Drehschwingungsdämpfer-Riemenscheiben-Kombination, wobei

– der Drehschwingungsdämpfer (1; 31) eine Primärmasse (4, 5; 33) aufweist, die drehfest mit einer entlang einer Rotationsachse (R) der Kombination verlaufenden Welle verbindbar ist,

– der Drehschwingungsdämpfer (1; 31) eine Sekundärmasse (3; 34) aufweist, die gegenüber der Primärmasse (4, 5; 33) drehbeweglich ist und die so an die Primärmasse (4, 5; 33) angekoppelt ist, dass Drehschwingungen, insbesondere Drehschwingungen einer Kurbelwelle eines Straßen-Kraftfahrzeugmotors, gedämpft werden,

– der Drehschwingungsdämpfer (1; 31) und die Riemenscheibe (8; 38) gemeinsam ein Gehäuse bilden,

– in dem Gehäuse eine Mehrzahl von elastischen Kupplungselementen (15) lose angeordnet ist, sodass das Gehäuse, die elastischen Kupplungselemente (15) und optional weitere Teile der Kombination eine elastische Drehkupplung des Drehschwingungsdämpfers (1; 31) und der Riemenscheibe (8; 38) bilden.
Kombination nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kombination so ausgestaltet ist, dass eine Relativbewegung des Drehschwingungsdämpfers (1; 31) und der Riemenscheibe (8; 38) um die Rotationsachse (R) möglich ist, jedoch von den elastischen Kupplungselementen (15) begrenzt wird. Kombination nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Beweglichkeit der lose in dem Gehäuse angeordneten Kupplungselemente (15) in Umfangsrichtung um die Rotationsachse (R) durch Mitnehmer (7, 12; 37, 42) begrenzt ist, die jeweils mit dem Drehschwingungsdämpfer (1; 31) oder mit der Riemenscheibe (8; 38) verbunden sind oder die jeweils ein Teil des Drehschwingungsdämpfers (1; 31) oder der Riemenscheibe (8; 38) sind. Kombination nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Mitnehmer (7, 12; 37, 42) zumindest einen ersten Teil-Innenraum und zumindest einen zweiten Teil-Innenraum des Gehäuses bilden, wobei die Mitnehmer (7, 12; 37, 42) einen Übertritt der Kupplungselemente (15) von dem ersten in den zweiten Teil-Innenraum oder umgekehrt verhindern und wobei sich in dem ersten Teil-Innenraum und in dem zweiten Teil-Innenraum zumindest eines der Kupplungselemente (15) befindet. Kombination nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei sich in dem ersten Teil-Innenraum mehr Kupplungselemente (15) als in dem zweiten Teil-Innenraum befinden. Kombination nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei sich in dem ersten Teil-Innenraum größere Kupplungselemente als in dem zweiten Teil-Innenraum befinden. Kombination nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das auf Grund der Kupplungselemente (15) zwischen dem Drehschwingungsdämpfer (1; 31) und der Riemenscheibe (8; 38) übertragene Drehmoment überproportional zu dem Winkel der relativen Verdrehung des Drehschwingungsdämpfers (1; 31) und der Riemenscheibe (8; 38) ansteigt. Kombination nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungselemente (15) kugelförmig sind. Kombination nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungselemente jeweils einen Hohlraum aufweisen. Kombination nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Gehäuse ein Schmiermittel angeordnet ist, so dass eine Relativbewegung der Kupplungselemente (15) und einer Gehäuse-Innenwand geschmiert ist. Kombination nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Gehäuse durch zumindest eine Dichtung (13, 14, 18) gegen ein Austreten des Schmiermittels als aus dem Gehäuse abgedichtet ist. Kombination nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse und das zumindest eine Kupplungselement (15) in dem Gehäuse so ausgestaltet sind, dass das Kupplungselement (15) bei Druckbelastung in Umfangsrichtung sich in radialer Richtung verformen kann.






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