-
Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Kopplungsvorrichtungen zur kraftschlüssigen Verbindung eines Motors mit einer Getriebewelle eines Kraftfahrzeugs. Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf ein Schwungrad, mit dem eine solche Kopplungsvorrichtung ausgerüstet werden soll, sowie ein Organ zur Begrenzung der radialen Auslenkung einer Getriebewelle, das in einem derartigen Schwungrad eingesetzt werden kann.
-
Nach dem Stand der Technik, insbesondere aus der
FR 2 824 880 A1 , ist bereits eine Kopplungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor bekannt, die dazu bestimmt ist, ein treibendes rotierendes Organ, etwa eine mit dem Motor verbundene Kurbelwelle, mit einem getriebenen rotierenden Organ, etwa mit einer Getriebewelle, kraftschlüssig zu verbinden.
-
Diese Kopplungsvorrichtung umfasst ein als Schwungrad dienendes Organ, das drehfest mit der Kurbelwelle verbunden ist. Ein solches Schwungrad hat vor allem die Aufgabe, die Drehungleichförmigkeiten der Kurbelwelle zu verringern.
-
Um die Kurbelwelle kraftschlüssig mit der Getriebewelle zu verbinden, trägt das Schwungrad eine Druck- und eine Gegenanpressplatte, die dazu bestimmt sind, eine drehfest mit der Getriebewelle verbundene Kupplungsscheibe einzuspannen. Diese Kupplungsscheibe ist fest mit einer Kupplungsnabe verbunden, die ihrerseits drehfest mit einem Ende der Getriebewelle verbunden und entlang der Achse dieser Welle verschiebbar gelagert ist.
-
Die Kupplungsscheibe kann sich daher zwischen einer Einkuppelposition, in der sie zwischen der Druckplatte und der Gegenanpressplatte eingespannt ist (wobei die Getriebewelle dann durch die Kurbelwelle drehend angetrieben wird), und einer Auskuppelposition, in der sie freigegeben ist, axial verschieben.
-
Üblicherweise enthält das Schwungrad eine mittige Öffnung, die durch eine Innenkontur des Schwungrads begrenzt wird. Diese Kontur begrenzt zusammen mit der Getriebewelle des Fahrzeugs, die sich in dieser mittigen Öffnung erstreckt, einen ringförmigen Aufnahmeraum zur Aufnahme der Kupplungsnabe.
-
Das Ende der Getriebewelle, das die Kupplungsnabe trägt, kann in bestimmten Fällen radial schwingen, beispielsweise aufgrund einer Unwucht der Reibungskupplungsscheibe oder einer Fehlausrichtung zwischen den Achsen der Getriebewelle und des Schwungrads. Gegebenenfalls kann infolge der radialen Schwingungen der Welle die in der Regel aus Metall ausgeführte Kupplungsnabe unvorhergesehener Weise mit der Innenkontur des Schwungrads in Berührung kommen, das ebenfalls aus Metall ausgeführt ist. Ein solcher Kontakt Metall gegen Metall kann unerwünschte Geräusche und/oder einen vorzeitigen Verschleiß des Schwungrads, der Nabe und/oder der Getriebewelle zur Folge haben.
-
Aus der
DE 41 17 582 A1 ist eine Drehmomentübertragungseinrichtung in der Form eines Zweimassenschwungrades bekannt, bei dem ein Endbereich einer auf einer Getriebeeingangswelle gelagerten Kupplungsnabe in einen mittigen Hohlraum des Schwungrads eingreift. Zur Begrenzung der radialen Bewegung der Getriebeeingangswelle ist in dem Hohlruam ein Pilotlager aufgenommen, welches den Endzapfen der Getriebeeingangswelle zentriert.
-
Die
DE 694 07 258 T2 offenbart ebenfalls ein Zweimassenschwungrad, das ein Pilotlager zur Zentrierung des Endzapfens einer Kupplungswelle in einem mittigen Hohlraum des Schwungrads umfasst.
-
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, den Verschleiß des Schwungrads, der Nabe und der Getriebewelle zu begrenzen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schwungrad nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
-
Bei einem Schwungrad für Kraftfahrzeuge, das eine mittige Öffnung enthält, die durch eine Innenkontur des Schwungrads begrenzt wird, wobei diese Kontur dazu bestimmt ist, zusammen mit einer Getriebewelle des Fahrzeugs, die sich in der mittigen Öffnung erstreckt, einen ringförmigen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines auf der Welle axial beweglich gelagerten Organs zu begrenzen, wobei das besagte Schwungrad Mittel zur Begrenzung der radialen Bewegung der Getriebewelle umfasst, die so gestaltet sind, dass ein radiales Spiel zwischen der Innenkontur des Schwungrads und dem axial beweglich auf der Welle gelagerten Organ bestehen bleibt, wobei die Begrenzungsmittel ein Begrenzungsorgan mit rotationssymmetrischer Gesamtform umfassen, und wobei das Begrenzungsorgan ein in die Innenkontur des Schwungrads eingepasstes erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende umfasst, das eine Begrenzungsfläche zur Begrenzung der radialen Auslenkung der Welle trägt, die dazu bestimmt ist, die Welle zu umgeben, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Begrenzungsfläche so ausgelegt ist, dass sie mit der Getriebewelle mit einem radialen Spiel zusammenwirkt.
-
Bei einer derartigen Auslegung der Begrenzungsfläche werden Reibungen zwischen dem Begrenzungsorgan und der Getriebewelle vermieden, solange diese Welle nicht zu stark radial schwingt.
-
Dabei bleibt bei einer solchen Begrenzung der radialen Auslenkung des Endes der Getriebewelle ein in etwa konstantes Spiel zwischen dem Schwungrad und der Kupplungsnabe bestehen, so dass ihre unerwünschte Berührung vermieden wird, wodurch sich wiederum der Verschleiß dieser Teile entsprechend verringern lässt.
-
Darüber hinaus bildet das Schwungrad, das solche Begrenzungsmittel trägt, zusammen mit diesen Begrenzungsmitteln eine modulare Einheit, die in einem einzigen Montagevorgang am Kraftfahrzeug angebracht werden kann. Durch das erfindungsgemäße Schwungrad wird die Montagelinie für das Kraftfahrzeug daher nicht komplizierter gestaltet.
-
Ein erfindungsgemäßes Schwungrad kann wahlweise eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
- - Das radiale Spiel ist in etwa gleich einem Millimeter. Dabei ist „1 Millimeter“ natürlich als „ungefähr 1 Millimeter“ zu verstehen, das heißt mit einer Toleranz, und wird hier nur als übliche Größenordnung angeführt.
- - Das axial beweglich auf der Welle gelagerte Organ ist eine Kupplungsnabe.
- - Das Begrenzungsorgan ist ausreichend starr, damit alle radialen Beanspruchungen, die durch die Getriebewelle auf dieses Begrenzungsorgan ausgeübt werden, an die Innenkontur übertragen werden.
- - Insoweit das Schwungrad drehfest mit einem treibenden Organ des Kraftfahrzeugs verbunden werden kann, beispielsweise mit einer Kurbelwelle des Kraftfahrzeugmotors, ist das Begrenzungsorgan ausreichend biegsam, um sich so zu verformen, dass wenigstens ein Teil der radialen Beanspruchungen, die durch die Getriebewelle auf dieses Begrenzungsorgan ausgeübt werden, an das treibende Organ übertragen wird. Ein solches relativ biegsames Organ eignet sich besonders für den Fall, in dem die durch die Getriebewelle ausgeübten Beanspruchungen relativ groß ausfallen. Denn durch ihre Verformung zur Übertragung der Beanspruchungen an das treibende Organ verringern sich die Risiken für ein Abbrechen des Begrenzungsorgans.
- - Das zweite axiale Ende des Begrenzungsorgans umfasst äußere radiale Vorsprünge, die so gestaltet sind, dass sie mit dem treibenden Organ in Kontakt kommen, wenn sich das Begrenzungsorgan unter der Einwirkung der durch die Getriebewelle auf dieses Begrenzungsorgan ausgeübten radialen Beanspruchungen verformt.
- - Das Begrenzungsorgan besteht aus Polymer, beispielsweise aus Polyamid, vorzugsweise aus Polyamid PA66. Ein solcher Werkstoff ist kostengünstig und weist außerdem eine geringe Haftung auf. Außerdem ist ein Kontakt Polymer gegen Metall kaum dazu angetan, unerwünschte Geräusche zu erzeugen oder einen vorzeitigen Verschleiß der Kupplungsnabe zu bewirken. Es können auch andere Werkstoffe verwendet werden, insbesondere STANYL, TW271, F6, PEEK, vor allem um thermische Risiken auszuschließen.
- - Die Begrenzungsfläche wird durch einen Einsatz aus einem Werkstoff mit geringer Haftung gebildet, beispielsweise aus Kupfer oder aus Teflon®, der am Begrenzungsorgan angebracht ist. Dadurch wird das Gleiten der Welle im Begrenzungsorgan erleichtert.
- - Das Schwungrad umfasst ein Primär- und ein Sekundärschwungrad, die in etwa koaxial angeordnet und anhand von Dämpfungsmitteln kraftschlüssig verbunden sind, wobei die Innenkontur am Primärschwungrad angebracht ist. Die Erfindung eignet sich besonders gut für ein Schwungrad in der Ausführung als Zweimassen-Dämpfungsschwungrad, bei dem die Kupplungsnabe aus Gründen im Zusammenhang mit dem axialen Bauraumbedarf großenteils in einer mittigen Öffnung des Primärschwungrads aufgenommen ist.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Begrenzungsorgan zur Begrenzung der radialen Auslenkung einer Getriebewelle eines Kraftfahrzeugs, das eine zylindrische Gesamtform aufweist, die so gestaltet ist, dass sie die Einpassung des Begrenzungsorgans in eine Innenkontur eines Schwungrads ermöglicht, und eine Begrenzungsfläche zur Begrenzung der radialen Auslenkung der Welle umfasst, die dazu bestimmt ist, diese Welle zu umgeben, wobei das Begrenzungsorgan ein erstes axiales Ende, das dazu bestimmt ist, in die besagte Innenkontur eingepasst zu werden, und ein zweites axiales Ende umfasst, das die besagte Begrenzungsfläche zur Begrenzung der radialen Auslenkung trägt.
-
Das Verständnis der Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung erleichtert, die nur als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angeführt wird. Darin zeigen im Einzelnen:
- - 1 eine Axialschnittansicht einer Kopplungsvorrichtung mit einem Schwungrad nach einem Beispiel für eine Ausführungsart der Erfindung;
- - 2 eine perspektivische Ansicht eines Begrenzungsorgans, das dazu bestimmt ist, im Schwungrad von 1 angeordnet zu werden.
-
In 1 ist eine Vorrichtung 10 zur Kopplung oder kraftschlüssigen Verbindung eines treibenden rotierenden Organs 12, etwa einer herkömmlichen Kurbelwelle, die mit dem Motor eines Kraftfahrzeugs verbunden ist, mit einem getriebenen rotierenden Organ 14, etwa einer herkömmlichen Getriebewelle dieses Kraftfahrzeugs, dargestellt.
-
Die Vorrichtung 10 umfasst ein Schwungrad 16 und Mittel 17 zur drehfesten Verbindung dieses Schwungrads 16 mit der Kurbelwelle 12. Diese Mittel 17 zur drehfesten Verbindung umfassen beispielsweise Schrauben.
-
Bei dem Schwungrad 16 handelt es sich vorzugsweise um ein Zweimassen-Dämpfungsschwungrad mit einem Primärschwungrad 16A und einem Sekundärschwungrad 16B, die in etwa koaxial angeordnet sind. Das Sekundärschwungrad 16B ist drehbar auf einer Nabe 17 des Primärschwungrads 16A gelagert, beispielsweise mit Hilfe eines herkömmlichen Gleitlagers 20. Als Variante könnte die drehbare Lagerung des Sekundärschwungrads auf der Nabe 18 mit Hilfe eines Kugellagers erfolgen, das einen fest mit dem Sekundärschwungrad verbundenen Außenring und einen fest mit der Nabe des Primärschwungrads verbundenen Innenring umfasst.
-
Das Primärschwungrad 16A und das Sekundärschwungrad 16B sind anhand von (nicht dargestellten) herkömmlichen Mitteln kraftschlüssig verbunden. Ein solches Zweimassen-Dämpfungsschwungrad hat die Aufgabe, die vom Motor kommenden Geräusche und Vibrationen zu filtern.
-
Es ist zu beachten, dass die Nabe 18 des Primärschwungrads 16A eine Innenkontur 19 umfasst, die eine mittige Öffnung des Schwungrads begrenzt, in der sich ein Ende der Getriebewelle 14 erstrecken soll.
-
Die Kopplungsvorrichtung 10 umfasst außerdem eine Reibvorrichtung 22, die insbesondere eine Reibungskupplungsscheibe 24 enthält, die fest mit einer Reibungskupplungsnabe 26 verbunden ist, die ihrerseits drehfest mit der Getriebewelle 14 verbunden ist. Die Kupplungsnabe 26 enthält Innennuten 28, die dazu bestimmt sind, mit entsprechenden Außennuten 30 zusammenzuwirken, die an der Getriebewelle 14 eingearbeitet sind.
-
Anhand dieser komplementären Nuten 28, 30 ist die Reibvorrichtung 22 drehfest mit der Getriebewelle 14 verbunden, während sie entlang der Achse dieser Getriebewelle 14 axial beweglich bleibt. So kann sich die Kupplungsscheibe 24 herkömmlicherweise zwischen einer Einkuppelposition, in der sie zwischen der (nicht dargestellten) Druck- und Gegenanpressplatte, die mit dem Sekundärschwungrad 16B verbunden sind, eingespannt ist, und einer Auskuppelposition, in der sie freigegeben ist, axial verschieben.
-
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Innenkontur 19 zusammen mit der Getriebewelle 14 einen ringförmigen Aufnahmeraum zur Aufnahme der Kupplungsnabe 26 begrenzt. Wenn sich die Kupplungsscheibe 24 angetrieben durch die Druckplatte axial bewegt, verschiebt sich die Kupplungsnabe 26 ebenfalls axial in diesem ringförmigen Aufnahmeraum. Dabei ist ein radiales Spiel J zwischen der Kupplungsnabe 26 und der Innenkontur 19 vorgesehen, wenn die Getriebewelle 14 und das Schwungrad 16 koaxial verlaufen.
-
Um dieses radiale Spiel J beizubehalten, insbesondere um es in etwa konstant zu halten, umfasst das Schwungrad 16 Mittel 32 zur Begrenzung der radialen Bewegung der Getriebewelle 14.
-
Diese Begrenzungsmittel 32 umfassen ein Begrenzungsorgan 34 mit einer zylindrischen Gesamtform, die so gestaltet ist, dass sie die Einpassung dieses Begrenzungsorgans 34 in die Innenkontur 19 ermöglicht.
-
Dieses Begrenzungsorgan 34 ist in 2 detaillierter dargestellt.
-
Das Begrenzungsorgan 34 besteht vorzugsweise aus Polymer, zum Beispiel aus Polyamid PA66. Ein solcher Werkstoff ist besonders verschleißfest und besitzt einen niedrigen Reibungskoeffizienten.
-
Das Begrenzungsorgan 34 umfasst ein erstes 36 und ein zweites 40 axiales Ende. Das erste axiale Ende 36 trägt eine Außenfläche 38, die in die Innenkontur 19 des Schwungrads 16 eingepasst wird. Das zweite axiale Ende 40 bildet eine axiale Verlängerung des ersten Teils und trägt eine Innenfläche 42, die eine Begrenzungsfläche bildet, welche eine glatte Fläche umgibt, die sich an einer axialen Verlängerung 43 des Endes der Getriebewelle 14 befindet. Wenn daher das Ende der Welle 14 radial schwingt, wirkt die glatte Fläche der Verlängerung 43 mit der Begrenzungsfläche 42 zusammen, um die radiale Auslenkung dieses Endes der Welle 14 zu begrenzen.
-
Die Begrenzungsfläche 42 ist vorzugsweise so ausgelegt, dass sie mit der Getriebewelle 14 mit einem Spiel zusammenwirkt, beispielsweise mit einem Spiel von einem Millimeter. Dadurch werden die Reibungen zwischen dem Begrenzungsorgan 34 und der Getriebewelle 14 begrenzt, deren distales Ende frei bleibt, solange es nicht zu stark radial schwingt.
-
Die Begrenzungsfläche 42 kann durch einen Einsatz aus einem Werkstoff mit geringer Haftung, beispielsweise aus Kupfer oder aus Teflon®, gebildet werden, der am Begrenzungsorgan 34 angebracht ist, um die etwaigen Reibungen der Getriebewelle 14 an dieser Begrenzungsfläche 42 zu verringern. Dieser Einsatz kann wahlweise am Begrenzungsorgan 34 angefügt oder daran angeformt sein.
-
Im Übrigen umfasst das Begrenzungsorgan 34 an seinem zweiten Ende 40 äußere radiale Vorsprünge 44.
-
Das Begrenzungsorgan 34 ist so geformt, dass, wenn es am Schwungrad 16 eingepasst ist und wenn dieses Schwungrad 16 an der Kurbelwelle 12 befestigt ist, das zweite Ende 40 des Begrenzungsorgans 34 in einer in die Kurbelwelle 12 eingearbeiteten Aufnahme 46 aufgenommen ist. Außerdem sind die Vorsprünge 44 so gestaltet, dass sie mit oder ohne Spiel mit einer diese Aufnahme 46 begrenzenden Kontur zusammenwirken können.
-
Wenn daher die Getriebewelle 14 radiale Beanspruchungen auf das Begrenzungsorgan 34 ausübt, verformt sich dieses so, dass wenigstens ein Teil dieser radialen Beanspruchungen über die Vorsprünge 44 an die Kurbelwelle 12 übertragen werden. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass sich das Begrenzungsorgan 34 auf diese Weise nur dann verformen kann, wenn es ausreichend biegsam ist. Ein solches biegsames Begrenzungsorgan ist in dem Fall vorzuziehen, in dem die durch die Getriebewelle ausgeübten radialen Beanspruchungen ein erhebliches Ausmaß erreichen. Denn bei der Weiterleitung der Beanspruchungen an die Kurbelwelle 12 verringern sich die Risiken eines Abbrechens des Begrenzungsorgans 34.
-
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsart begrenzt ist.
-
So könnte beispielsweise das Begrenzungsorgan 34 als Variante ausreichend starr sein, damit sich dieses Begrenzungsorgan 34 unter der Einwirkung der durch die Getriebewelle auf dieses Begrenzungsorgan 34 ausgeübten radialen Beanspruchungen nicht oder kaum verformt, so dass alle diese durch die Getriebewelle 14 ausgeübten Beanspruchungen an die Innenkontur 19 des Schwungrads 16 übertragen werden.
-
In einer anderen Variante könnte das Begrenzungsorgan 34 nach einem anderen Verfahren als durch Einpassen am Schwungrad 16 befestigt werden.
