DE102004007337B4

DE102004007337B4 - Geteiltes Schwungrad

Info

Publication number: DE102004007337B4
Application number: DE102004007337.6A
Authority: DE
Inventors: Johann Jäckel; Bin Zhou
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2004-02-14
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2024-02-15
Also published as: DE102004007337A1

Abstract

Geteiltes Schwungrad mit einer primären Schwungmasse (2), die drehfest mit der Antriebswelle (18) einer Brennkraftmaschine verbindbar ist, und einer sekundären Schwungmasse (3), wobei die beiden Schwungmassen relativ gegen die Wirkung einer Dämpfungseinrichtung (27) gegeneinander verdrehbar sind, wobei die primäre Schwungmasse (2) über mindestens zwei in Reihe geschaltete Dämpfungseinrichtungen (27, 42) mit der sekundären Schwungmasse gekoppelt ist, wobei die primäre Schwungmasse (2) über eine erste Dämpfungseinrichtung (27) mit einem Zwischenteil (41) gekoppelt ist, das wiederum über eine zweite Dämpfungseinrichtung (42) mit der sekundären Schwungmasse (3) gekoppelt ist, um die erste (27) und die zweite (42) Dämpfungseinrichtung in Reihe zu schalten, wobei die beiden Dämpfungseinrichtungen (27, 42), bezogen auf das Schwungrad (1), in axialer Richtung benachbart angeordnet sind, wobei das Zwischenteil (41) mindestens eine erste Flanscheinrichtung (33), die das Ausgangsteil der ersten Dämpfungseinrichtung (27) bildet, und mindestens eine zweite Flanscheinrichtung (38) aufweist, die das Eingangsteil der zweiten Dämpfungseinrichtung (42) bildet, wobei die erste Flanscheinrichtung (33) mindestens zwei Flansche (31, 32) umfasst, die jeweils mit mindestens einem Dämpfer (25, 26) der ersten Dämpfungseinrichtung (27) zusammenwirken, wobei die Dämpfer (25, 26) der ersten Dämpfungseinrichtung (27), bezogen auf das Schwungrad (1), in axialer Richtung benachbart angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein geteiltes Schwungrad mit einer primären Schwungmasse, die drehfest mit der Antriebswelle einer Brennkraftmaschine verbindbar ist, und einer sekundären Schwungmasse, wobei die beiden Schwungmassen relativ gegen die Wirkung einer Dämpfungseinrichtung gegeneinander verdrehbar sind.
Derartige Schwungräder sind beispielsweise aus der DE 43 27 017 A1 , der DE 197 33 334 A1 , der DE 197 44 528 A1 , der DE 199 80 654 T5 , der DE 44 43 453 A1 und der DE 38 23 384 A1 bekannt.
Beim Einsatz herkömmlicher Schwungräder in Verbindung mit einer elektrischen Maschine, deren Rotor am radial äußeren Umfang der primären Schwungmasse angebracht ist, hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung herausgestellt, dass die Dämpfungswirkung im Betrieb zu wünschen übrig lässt. Um eine größere Dämpfungswirkung zu erzielen, wurden größere Dämpfer eingesetzt. Der Einsatz großvolumiger Dämpfer hat sich jedoch aufgrund des in radialer Richtung begrenzten Baumraums als schwierig erwiesen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein geteiltes Schwungrad mit einer primären Schwungmasse, die drehfest mit der Antriebswelle einer Brennkraftmaschine verbindbar ist, und einer sekundären Schwungmasse, wobei die beiden Schwungmassen relativ gegen die Wirkung einer Dämpfungseinrichtung gegeneinander verdrehbar sind, zu schaffen, das eine starke Dämpfungswirkung und in radialer Richtung geringere Abmessungen als herkömmliche geteilte Schwungräder aufweist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Aufgabe ist bei einem geteilten Schwungrad mit einer primären Schwungmasse, die drehfest mit der Antriebswelle einer Brennkraftmaschine verbindbar ist, und einer sekundären Schwungmasse, wobei die beiden Schwungmassen relativ gegen die Wirkung einer Dämpfungseinrichtung gegeneinander verdrehbar sind, dadurch gelöst, dass die primäre Schwungmasse über mindestens zwei in Reihe geschaltete Dämpfungseinrichtungen mit der sekundären Schwungmasse gekoppelt ist. Durch die Reihenschaltung der Dämpfungseinrichtungen ist es möglich, mehrere Dämpfungseinrichtungen, bezogen auf das Schwungrad, in axialer Richtung benachbart anzuordnen, wodurch eine größere Dämpfungswirkung erzielt werden und gleichzeitig der Bauraum in radialer Richtung unverändert bleiben kann.
Ein erfindungsgemäßes Schwungrad ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Schwungmasse über eine erste Dämpfungseinrichtung mit einem Zwischenteil gekoppelt ist, das wiederum über eine zweite Dämpfungseinrichtung mit der sekundären Schwungmasse gekoppelt ist, um die erste und die zweite Dämpfungseinrichtung in Reihe zu schalten, wobei die beiden Dämpfungseinrichtungen, bezogen auf das Schwungrad, in axialer Richtung benachbart angeordnet sind. Es ist auch möglich, die beiden Dämpfungseinrichtungen ohne Zwischenteil direkt in Reihe zu schalten. Aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich der Einbau eines Zwischenteils als vorteilhaft erwiesen. Ein erfindungsgemäßes Schwungrad ist auch dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil mindestens eine erste Flanscheinrichtung, die das Ausgangsteil der ersten Dämpfungseinrichtung bildet, und mindestens eine zweite Flanscheinrichtung aufweist, die das Eingangsteil der zweiten Dämpfungseinrichtung bildet. Bei den Flanscheinrichtungen handelt es sich vorzugsweise um separate Bauteile, die durch geeignete Befestigungselemente, wie Niete, miteinander verbunden sind. Die einzelnen Bauteile werden vorzugsweise mit Hilfe geeigneter Pressen durch Stanzen aus relativ dickem Metallblech hergestellt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schwungrads ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Flanscheinrichtungen unter Zwischenschaltung eines Distanzrings aneinander befestigt sind. Der Distanzring schafft einen Abstand zwischen den beiden Flanscheinrichtungen in axialer Richtung und bildet gleichzeitig eine Schwungmasse, über die das Drehschwingungsverhalten des Schwungrads gezielt beeinflusst werden kann.
Ein erfindungsgemäßes Schwungrad ist außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die erste Flanscheinrichtung mindestens zwei Flansche umfasst, die jeweils mit mindestens einem Dämpfer der ersten Dämpfungseinrichtung zusammenwirken, wobei die Dämpfer der ersten Dämpfereinrichtung, bezogen auf das Schwungrad, in axialer Richtung benachbart angeordnet sind. Über die mindestens zwei Flansche der ersten Flanscheinrichtung werden die mindestens zwei Dämpfer der ersten Dämpfereinrichtung parallel geschaltet, ohne den Bauraum des Schwungrads in radialer Richtung zu vergrößern.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schwungrads ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfer der ersten Dämpfungseinrichtung durch eine Zwischenwand voneinander getrennt sind, die an der primären Schwungmasse, insbesondere durch eine Schweißverbindung, befestigt ist. Die Zwischenwand sorgt für eine ausreichende seitliche Abstützung der Dämpfer der ersten Dämpfungseinrichtung.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schwungrads ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Flanscheinrichtung mindestens zwei Flansche umfasst, die jeweils mit mindestens einem Dämpfer der zweiten Dämpfungseinrichtung zusammenwirken. Diese Bauweise hat sich unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten als besonders vorteilhaft erwiesen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schwungrads ist dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Schwungmasse über eine dritte Flanscheinrichtung, die das Ausgangsteil der zweiten Dämpfungseinrichtung bildet, mit der zweiten Dämpfungseinrichtung gekoppelt ist. Diese Bauweise hat sich unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten als besonders vorteilhaft erwiesen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schwungrads ist dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil relativ zu der primären Schwungmasse, insbesondere schwimmend, gelagert ist. Dadurch wird eine zusätzliche Abstützung des Zwischenteils sowohl in axialer als auch in radialer Richtung gewährleistet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schwungrads ist dadurch gekennzeichnet, dass radial außen an der primären Schwungmasse ein Rotor einer elektrischen Maschine befestigt ist. Der Rotor wirkt mit einem Stator zusammen, der zum Beispiel im Motorraum eines Kraftfahrzeugs befestigt ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine Hälfte eines erfindungsgemäßen Schwungrads gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 einen Längsschnitt durch eine Hälfte eines erfindungsgemäßen Schwungrads gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3 einen Teil eines Flansches aus den in den 1 und 2 dargestellten Schwungrädern in der Draufsicht und
4 den Flansch aus 3 in der Seitenansicht.
1 zeigt ein geteiltes Schwungrad 1 mit einer primären Schwungscheibe 2 und einer sekundären Schwungscheibe 3. Am radial äußeren Umfang der primären Schwungscheibe 2 ist eine ringförmige Umfangswand 4 ausgebildet, die eine Aufnahmeplattform für einen Rotor 5 einer elektrischen Maschine 6 darstellt. Der Rotor 5 steht über einen Luftspalt 8 in elektrischem Wirkzusammenhang mit dem Stator 7 der elektrischen Maschine 6. Der Stator ist an einem (nicht dargestellten) Gehäuse einer Brennkraftmaschine oder eines Getriebes befestigt.
Die primäre Schwungscheibe 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel zweigeteilt in ein Trägerteil 10 und in ein Lagerteil 12, auf denen mittels einer Gleitlagerung 13 die sekundäre Schwungscheibe 3 gegen die primäre Schwungscheibe 2 verdrehbar gelagert ist.
Die sekundäre Schwungscheibe 3 trägt an ihrem radial äußeren Umfang eine (nicht dargestellte) Kupplung, von der nur eine Anpressplatte 14 dargestellt ist, die mit einer (nicht dargestellten) Druckplatte zusammenwirkt. Zwischen der Anpressplatte 14 und der Druckplatte ist eine Kupplungsscheibe einspannbar, um einen Kraftschluss zwischen einer Antriebswelle 18, zum Beispiel der Kurbelwelle eines Motors eines Kraftfahrzeugs, und einer (nicht dargestellten) Getriebeeingangswelle zu ermöglichen. Die Funktion der Kupplung wird als bekannt vorausgesetzt.
Die primäre Schwungscheibe 2 umfasst neben dem Trägerteil 10 und dem Lagerteil 12 noch ein erstes Seitenteil 21, das in eine ringförmige Umfangswand 22 übergeht, von der wiederum ein zweites Seitenteil 23 ausgeht. Die beiden Seitenteile 21 und 23 und die ringförmige Umfangswand 22 bilden einen Aufnahmeraum für einen ersten Dämpfer 25 und einen zweiten Dämpfer 26. Die Dämpfer 25 und 26 sind in axialer Richtung benachbart zueinander angeordnet. Zwischen den beiden Dämpfern 25 und 26, welche eine erste Dämpfungseinrichtung 27 bilden, ist eine Zwischenwand 28 vorgesehen, die mit Hilfe einer Schweißverbindung an der Umfangswand 22 befestigt ist.
Der Dämpfer 25 wirkt mit einem ersten Flansch 31 zusammen und der Dämpfer 26 wirkt mit einem zweiten Flansch 32 zusammen. Die beiden Flansche 31 und 32 bilden eine erste Flanscheinrichtung 33 und sind über Befestigungselemente 35 unter Zwischenschaltung eines Distanzrings 37 fest mit einer zweiten Flanscheinrichtung 38 verbunden, die einen ersten Flansch 39 und einen zweiten Flansch 40 umfasst. Die beiden Flanscheinrichtungen 33 und 38 bilden zusammen ein Zwischenteil 41, wobei die erste Flanscheinrichtung 33 das Ausgangsteil der ersten Dämpfungseinrichtung 27 darstellt. Die zweite Flanscheinrichtung 38 bildet das Eingangsteil einer zweiten Dämpfungseinrichtung 42, die einen Dämpfer umfasst. Bei den Dämpfern 25, 26 und 42 handelt es sich zum Beispiel um Schraubendruckfedern. Dabei sind in bekannter Weise mehrere Schraubendruckfedern jeweils in Umfangsrichtung verteilt angeordnet.
Die zweite Dämpfungseinrichtung 42 ist über eine dritte Flanscheinrichtung 43 mit Hilfe von Befestigungselementen 44 fest mit der Anpressplatte 14 der sekundären Schwungscheibe 3 verbunden. Das Zwischenteil 41 ist bei der in 1 dargestellten Ausführungsform des Schwungrads mit Hilfe einer Gleitlagerung 48 relativ zu dem Lagerteil 12 der primären Schwungscheibe 2 schwimmend gelagert. Die Gleitlagerung 48 gewährleistet eine axiale Absicherung und eine radiale Zentrierung des Zwischenteils 41. Die Gleitlagerung 48 kann mit Hilfe einer separaten Gleitlagerbuchse oder mit Hilfe von einzelnen Kunststoffteilen realisiert werden.
In 2 ist ein ähnliches Schwungrad 1 wie in 1 dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorstehende Beschreibung zu 1 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen eingegangen.
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform umfasst die primäre Schwungscheibe 2 kein separates Trägerteil, sondern lediglich ein erstes Seitenteil 10 und ein zweites Seitenteil 11, die durch eine ringförmige Umfangswand 4 verbunden sind. Darüber hinaus ist zwischen der ersten Flanscheinrichtung 33 und der zweiten Flanscheinrichtung 38 kein Distanzring angeordnet. Die zweite 38 und dritte 43 Flanscheinrichtung sind bei der in 2 dargestellten Ausführungsform geringfügig anders ausgebildet als bei der in 1 dargestellten Ausführungsform. Darüber hinaus ist bei der in 2 dargestellten Ausführungsform der Rotor 5 mit Hilfe eines Befestigungsrings 50, insbesondere in axialer Richtung, relativ zu der Umfangswand 4 der primären Schwungscheibe 2 fixiert.
In den 3 und 4 sieht man, dass der zweite Flansch 32 die Form eines Rings aufweist, in dem mehrere Aufnahmeräume 51, 52, 53 für (nicht dargestellte) Dämpfer ausgespart sind. Darüber hinaus ist in 3 durch strichpunktierte Linien teilweise die Gestalt des ersten Flansches 31 angedeutet.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Geteiltes Schwungrad mit einer primären Schwungmasse (2), die drehfest mit der Antriebswelle (18) einer Brennkraftmaschine verbindbar ist, und einer sekundären Schwungmasse (3), wobei die beiden Schwungmassen relativ gegen die Wirkung einer Dämpfungseinrichtung (27) gegeneinander verdrehbar sind, wobei die primäre Schwungmasse (2) über mindestens zwei in Reihe geschaltete Dämpfungseinrichtungen (27, 42) mit der sekundären Schwungmasse gekoppelt ist, wobei die primäre Schwungmasse (2) über eine erste Dämpfungseinrichtung (27) mit einem Zwischenteil (41) gekoppelt ist, das wiederum über eine zweite Dämpfungseinrichtung (42) mit der sekundären Schwungmasse (3) gekoppelt ist, um die erste (27) und die zweite (42) Dämpfungseinrichtung in Reihe zu schalten, wobei die beiden Dämpfungseinrichtungen (27, 42), bezogen auf das Schwungrad (1), in axialer Richtung benachbart angeordnet sind, wobei das Zwischenteil (41) mindestens eine erste Flanscheinrichtung (33), die das Ausgangsteil der ersten Dämpfungseinrichtung (27) bildet, und mindestens eine zweite Flanscheinrichtung (38) aufweist, die das Eingangsteil der zweiten Dämpfungseinrichtung (42) bildet, wobei die erste Flanscheinrichtung (33) mindestens zwei Flansche (31, 32) umfasst, die jeweils mit mindestens einem Dämpfer (25, 26) der ersten Dämpfungseinrichtung (27) zusammenwirken, wobei die Dämpfer (25, 26) der ersten Dämpfungseinrichtung (27), bezogen auf das Schwungrad (1), in axialer Richtung benachbart angeordnet sind.
Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Flanscheinrichtungen (33, 38) unter Zwischenschaltung eines Distanzrings (37) aneinander befestigt sind.
Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfer (25, 26) der ersten Dämpfungseinrichtung (27) durch eine Zwischenwand (28) voneinander getrennt sind, die an der primären Schwungmasse (2), insbesondere durch eine Schweißverbindung, befestigt ist.
Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Flanscheinrichtung (38) mindestens zwei Flansche (39, 40) umfasst, die jeweils mit mindestens einem Dämpfer (42) der zweiten Dämpfungseinrichtung zusammenwirken.
Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Schwungmasse (3) über eine dritte Flanscheinrichtung (43), die das Ausgangsteil der zweiten Dämpfungseinrichtung (42) bildet, mit der zweiten Dämpfungseinrichtung (42) gekoppelt ist.
Schwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (41) relativ zu der primären Schwungmasse (2) gelagert ist.
Schwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass radial außen an der primären Schwungmasse (2) ein Rotor (5) einer elektrischen Maschine (6) befestigt ist.