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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad für
einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Drehmomentübertragung
zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle.
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Ein
derartiges Zweimassenschwungrad dient in einem Kraftfahrzeug zum
Zwischenspeichern von Bewegungsenergie während der Leertakte
des Motors sowie zum Aufnehmen und Dämpfen von Drehschwingungen
zwischen dem Motor und dem Antriebsstrang. Zu diesem Zweck weist
das Zweimassenschwungrad eine der ersten Welle zugeordnete primäre
Schwungmasse und eine der zweiten Welle zugeordnete sekundäre
Schwungmasse auf. Drehschwingungen, die über die erste
Welle an die primäre Schwungmasse geleitet werden, werden
mittels einer drehelastischen Kopplungseinrichtung und einer eventuell
zusätzlich vorhandenen Dämpfungseinrichtung nur
abgeschwächt an die sekundäre Schwungmasse und
damit den weiteren Verlauf des Antriebsstrangs übertragen.
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Bei
derartigen Zweimassenschwungrädern ist die Lagerung der
rotierenden Bauteile von besonderer Bedeutung. Aus der
WO 2007/041980 A1 ist beispielsweise
bekannt, eine Getriebeeingangswelle in einem Hohlwellenabschnitt
einer Kurbelwelle koaxial zu lagern. Die Lagerung erfolgt durch
ein Nadellager, welches von einer Lagerbüchse umgeben ist. Weiterhin
weist das Zweimassenschwungrad der genannten Druckschrift ein Kugellager
auf, das zur Lagerung der sekundären Schwungmasse auf der
Getriebeeingangswelle dient. Zugleich nimmt das Kugellager axiale
Kräfte auf, die bei Betrieb des Zweimassenschwungrads auftreten,
insbesondere wenn eine zwischen der sekundären Schwungmasse
und der Getriebeeingangswelle wirkende Kupplung betätigt
wird.
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Das
vorstehend beschriebene Lagerungskonzept weist unter anderem den
Nachteil auf, dass es eine vergleichsweise große Anzahl
separater Lagerbauteile aufweist und umständlich zu montieren ist.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Zweimassenschwungrad
mit einem verbesserten Lagerungskonzept zu schaffen, das auch einfach
zu montieren ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Zweimassenschwungrad mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass eines
der beiden Lager ein geschmiertes Lager ist, und dass das andere
der beiden Lager eine Abdichteinrichtung für das geschmierte
Lager bildet.
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Das
erfindungsgemäße Zweimassenschwungrad, das allgemein
formuliert eine Drehmomentübertragungseinrichtung bildet,
umfasst somit zumindest zwei Lager zur relativen Lagerung der einzelnen
Komponenten, um unterschiedliche Drehzahlen der einzelnen Komponenten
aufnehmen zu können. Die Lager wirken derart zusammen,
dass durch eines der Lager zumindest teilweise eine Abdichtung des
anderen – geschmierten – Lagers bereitgestellt wird,
um den Austritt von Schmiermittel zu verhindern. Bei den Lagern
handelt es sich insbesondere um Wälzlager. Das Erfindungskonzept
mit zusammenwirkenden Lagern ermöglicht eine kompakte Bauweise
und minimiert die Anzahl der erforderlichen Bauteile. Zudem ist
die Montage des erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrads
vereinfacht.
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Vorzugsweise
umfasst das geschmierte Lager eine Lagerhülse, die an der
in axialer Richtung dem anderen Lager zugewandten Seite einen Hülsen abschnitt
aufweist, der mit einem Abdichtelement des anderen Lagers zusammenwirkt.
Eine solche Lagerhülse ist kostengünstig herzustellen
und ermöglicht eine zuverlässige Abdichtung des
geschmierten Lagers.
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Insbesondere
ist die in radialer Richtung außen liegende Fläche
des Hülsenabschnitts als ringförmige Anlagefläche
für das Abdichtelement des anderen Lagers ausgebildet,
wobei die Anlagefläche in radialer Richtung zwischen dem
Wellenabschnitt und dem Abdichtelement angeordnet ist. Die Anlagefläche
und das Abdichtelement lassen sich auf einfache Weise aufeinander
abstimmen, um den Austritt von Schmiermittel aus dem geschmierten
Lager zuverlässig zu verhindern.
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Vorzugsweise
umfasst das geschmierte und/oder das andere Lager Lagerelemente,
die als Nadellager ausgebildet sind. Eine solche Ausgestaltung ist
insbesondere in radialer Richtung besonders kompakt.
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Es
kann vorgesehen sein, dass auch das andere der beiden Lager ein
geschmiertes Lager ist. In diesem Fall kann ein beiden Lagern gemeinsamer Schmiermittelraum
gebildet sein, sodass die Anzahl der erforderlichen Abdichtelemente
minimiert werden kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform umfasst das andere Lager
eine Lagerbüchse, die in axialer Richtung einseitig geschlossen
ist. Insbesondere ist die Lagerbüchse an der dem einen
Lager abgewandten Seite geschlossen. Bei dieser Ausführungsform
ist eine Abdichtung des Lagers lediglich in eine axiale Richtung
notwendig, was die Abdichtung weiter vereinfacht.
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Das
geschmierte Lager kann ein Abdichtelement umfassen, das mit dem
Wellenabschnitt in Kontakt steht.
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Insbesondere
ist das geschmierte Lager das die sekundäre Schwungmasse
lagernde zweite Lager. Das andere Lager ist dann das den Wellenabschnitt
lagernde erste Lager.
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Zwischen
der primären und der sekundären Schwungmasse kann
ein Axiallager vorgesehen sein, das eine der primären Schwungmasse
zugeordnete erste ringförmige Lagerfläche und
eine der sekundären Schwungmasse zugeordnete zweite ringförmige
Lagerfläche aufweist, die miteinander in direktem Kontakt
stehen. Mit anderen Worten ist bei dieser Ausführungsform
kein Wälzlager vorgesehen, das Kräfte in axialer
Richtung aufnimmt. Da das Axiallager nur in bestimmten Betriebszuständen
axiale Kräfte aufnehmen muss, ist gemäß einer
weiteren Ausführungsform eine Trockenschmierung des Axiallagers
vorgesehen.
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Um
eine zuverlässige Lagerung zu gewährleisten und
Taumelbewegungen der Wellen zu minimieren, kann der Wellenabschnitt
in einem der anderen Welle zugeordneten Hohlwellenabschnitt gelagert
sein.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform ist die erste Welle eine
Abtriebswelle einer Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs, insbesondere
eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine. Die zweite Welle kann
eine Eingangswelle eines Getriebes des Kraftfahrzeugs sein.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform sind die beiden Lager geschmierte
Wälzlager, die durch eine Lagerhülse mit einem
Hülsenabschnitt, eine in axialer Richtung einseitig geschlossene
Lagerbüchse und zumindest ein erstes und ein zweites Abdichtelement
gegenüber der Umgebung abgedichtet sind, wobei das erste
Abdichtelement zwischen dem Wellenabschnitt und der Lagerhülse
angeordnet ist und das zweite Abdichtelement zwischen der Lagerbüchse
und dem Hülsenabschnitt angeordnet ist. Das erfindungsgemäße
Konzept zeichnet sich dadurch aus, dass einzelne Komponenten der
beiden Lager zusammenwirken, um bei minimierter Anzahl der Bauteile
eine möglichst zuverlässige Abdichtung zu schaffen.
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Weitere
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen beschrieben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt
schematisch einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Zweimassenschwungrad.
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2 zeigt
einen vergrößerten Ausschnitt des Zweimassenschwungrads
aus 1.
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1 zeigt
schematisch einen Ausschnitt eines Zweimassenschwungrads mit einer
primären Schwungmasse 11 und einer sekundären
Schwungmasse 13, die um eine gemeinsame Drehachse A drehbar
gelagert sind. Ansatzweise ist eine Feder 15 dargestellt,
die beispielhaft eine drehelastische Kopplung zwischen der primären
Schwungmasse 11 und der sekundären Schwungmasse 13 herstellt.
Die primäre Schwungmasse 11 ist durch Bolzen 17 mit einem
flanschartig ausgebildeten Ende einer Kurbelwelle 19 eines
Motors eines Kraftfahrzeugs drehwirksam verbunden. Die sekundäre
Schwungmasse 13 ist über eine nur ansatzweise
dargestellte Kupplung 21 drehwirksam mit einem Ausgangselement 23 verbindbar,
das wiederum drehfest mit einer Getriebeeingangswelle 25 eines
nicht dargestellten Getriebes des Fahrzeugs verbunden ist.
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Aufgrund
der im Betrieb auftretenden Belastungen ist eine Optimierung der
Lagerung des Zweimassenschwungrads von großer Bedeutung.
Die Komponenten, die motorseitig zur Lagerung der Kurbelwelle 19 bzw.
getriebeseitig zur Lagerung der Getriebeeingangswelle 25 vorgesehen
sind, sind in 1 nicht gezeigt. Deutlich zu
erkennen sind hingegen die Lagerbauteile, die zur Lagerung der einzelnen
Komponenten des Zweimassenschwungrads notwendig sind, um relative
Drehbewegungen zu ermöglichen (siehe auch 2).
Diese Lagerbauteile sind in einem kurbelwellenseitigen Endbereich
der Getriebeeingangswelle 25 angeordnet, der einen Wellenabschnitt 27 bildet.
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Der
Wellenabschnitt 27 ist teilweise in einem Hohlwellenabschnitt 29 der
Kurbelwelle 19 angeordnet. Die Lagerung des Wellenabschnitts 27 in
dem Hohlwellenabschnitt 29 erfolgt durch ein Lager 30a. Das
Lager 30a umfasst ein Nadellager 31a, das von einer
Lagerbüchse 33 umgeben ist. Da das Nadellager
geschmiert werden muss, ist ein Abdichtelement 35a vorgesehen,
um ein Austreten von Schmierstoff zu vermeiden. Auf der der Kurbelwelle 19 zugewandten
Seite des Lagers 30a ist kein Abdichtelement erforderlich,
da die Lagerbüchse 33 auf dieser Seite geschlossen
ist.
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Das
Abdichtelement 35a wirkt mit einem weiteren – ebenfalls
geschmierten – Lager 30b zusammen, das zur Lagerung
der sekundären Schwungmasse 13 auf dem Wellenabschnitt 27 dient.
Das Lager 30b weist eine Lagerhülse 39 auf,
die ein Nadellager 31b umgibt. Die Lagerhülse 39 umfasst
einen Hülsenabschnitt 37, der radial außenseitig
eine ringförmige Anlagefläche aufweist, die mit
dem Abdichtelement 35a des Lagers 30a in Kontakt
steht. Die Abdichtung des Lagers 30b in getriebeseitiger
Richtung erfolgt durch ein Abdichtelement 35b. Kurbelwellen-/motorseitig
ist kein zusätzliches Abdichtelement notwendig, da Schmiermittel,
das zwischen den Hülsenabschnitt 37 und dem Wellenabschnitt 27 austreten
sollte, in dem von der Lagerbüchse 33 umgebenen
Schmiermittelraum des Lagers 30a gelangt. Wie vorstehend
beschrieben ist der Schmiermittelraum des Lagers 30a durch
die Lagerbüchse 33 und das Abdichtelement 35a gegenüber
der Umgebung abgedichtet.
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Mit
anderen Worten wirkt das zur Lagerung der Getriebeeingangswelle 25 in
dem Hohlwellenabschnitt 29 vorgesehene Lager 30a – umfassend
das Nadellager 31a, die Lagerbüchse 33 und
das Abdichtelement 35a – mit dem zur Lagerung
der sekundären Schwungmasse 13 vorgesehenen Lager 30b – umfassend
das Nadellager 31b, die Lagerhülse 39 und das
Abdichtelement 35b – derart zusammen, dass mit
einer verminderten Bauteilanzahl eine zuverlässige Abdichtung
der geschmierten Lager 30a, 30b ermöglicht
wird. Zudem ist diese Konstruktion insbesondere in radialer Richtung
kompakt. Es ist darauf hinzuweisen, dass diese Anordnung es außerdem ermöglicht,
den Abstand der beschriebenen Lager 30a, 30b von
den nicht gezeigten Lager der Kurbelwelle 19 klein zu halten,
was zu einer Verringerung der Übertragung von Taumelschwingungen
der Kurbelwelle 19 bei Betrieb des Motors führt.
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2 zeigt
zur Verdeutlichung der Ausgestaltung der Lager 30a, 30b einen
vergrößerten Ausschnitt von 1.
Insbesondere die Anordnung der Abdichtelemente 35a, 35b ist
deutlich zu erkennen. Während das Abdichtelement 35a mit
dem – bevorzugt spanlos geformten – Hülsenabschnitt 37 der
Lagerhülse 39 zusammenwirkt, der auch als ringförmiger
Halsabschnitt beschrieben werden kann, steht das Abdichtelement 35b direkt
mit dem Wellenabschnitt 27 der Getriebeeingangswelle 25 in
Kontakt. Grundsätzlich ist es auch möglich, den
Hülsenabschnitt 37 an der Lagerbüchse 33 auszuformen
und dafür das Abdichtelement 35a dem Lager 30b zuzuordnen.
Die Lagerhülse 39 umschließt in diesem
Fall beide Abdichtelemente 35a, 35b, während
die Lagerbüchse 33 nicht mit einem Abdichtelement
versehen werden muss.
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Neben
den bereits vorstehend erläuterten konstruktiven Merkmalen
des Lagerungskonzepts lässt sich aus 2 auch
die einfache Montage der Lager entnehmen. Zur Montage werden die
Lagerbüchse 33 und die der Lagerbüchse 33 zugeordneten Bauteile
(Nadellager 31a, Abdichtelement 35a) in den Hohlwellenabschnitt 29 der
Kurbelwelle 19 eingeführt. An der sekundären
Schwungmasse 13 werden die Lagerhülse 39 und
die der Lagerhülse 39 zugeordneten Bauteile (Nadellager 31b,
Abdichtelement 35b) bis zu einem Montagevorsprung 41 eingeführt.
Danach wird das vormontierte Zweimassenschwungrad (bestehend aus
der primären Schwungmasse 11 und der sekundären
Schwungmasse 13) mittels der Bolzen 17 (1)
an der Kurbelwelle 19 befestigt. Anschließend
wird die Kupplung 21 gemeinsam mit dem nicht dargestellten
Kupplungskorb an der sekundären Schwungmasse 13 montiert.
Ist dieser Schritt abgeschlossen, wird die Getriebeeingangswelle 25 mit
dem Wellenabschnitt 27 in die Nadellager 31b und 31a eingeschoben.
Im montierten Zustand stehen das Nadellager 31a und das
Nadellager 31b radial innenseitig mit dem Wellenabschnitt 27 der
Getriebeeingangswelle 25 in Kontakt, während das
Abdichtelement 35a radial innenseitig mit dem Hülsenabschnitt 37 der
Lagerhülse 39 in Kontakt steht.
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Zur
Aufnahme axialer Kräfte bei Betrieb des Zweimassenschwungrads,
die insbesondere dann auftreten, wenn die in Zusammenhang mit 1 kurz angesprochene
Kupplung 21 betätigt wird, ist ein Axiallager 43 vorgesehen.
Das Axiallager 43 umfasst eine der sekundären
Schwungmasse 13 zugeordnete Anlaufscheibe 45b und
eine der primären Schwungmasse 11 bzw. der Kurbelwelle 19 zugeordnete
Anlaufscheibe 45a. Bei der Anlaufscheibe 45a handelt
es sich bei der vorliegenden Ausführungsform um eine gehärtete
Stahlscheibe. Die Anlaufscheibe 45a stützt sich
sowohl direkt auf der Kurbelwelle 19 als auch auf der primären
Schwungmasse 11 ab. Grundsätzlich ist es möglich,
die Konstruktion dahingehend zu verändern, dass eine Abstützung auf
lediglich einem der genannten Elemente erfolgt. Die Anlaufscheiben 45a und/oder 45b können
separate Bauteile sein oder an den Schwungmassen 11, 13 bzw.
der Kurbelwelle 19 direkt angeformt oder montiert sein.
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Je
nach Ausgestaltung des Zweimassenschwungrads, insbesondere der Charakteristika
der Kopplungseinrichtung zwischen primärer und sekundärer
Schwungmasse 11 bzw. 13 und/oder der Kupplung 21 kann
eine geringe Vorspannung in axialer Richtung erzeugt werden, sodass
die Anlaufscheiben 45a, 45b stets in Kontakt sind.
Da eine relevante Belastung des Axiallagers allerdings nur bei Betätigung der
Kupplung 21 auftritt, ist in der Regel eine Trockenschmierung
des Axiallagers 43 ausreichend.
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Bei
der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform
ist der Wellenabschnitt 27 ein Teil der Getriebeeingangswelle 25.
Grundsätzlich ist es auch möglich, den Wellenabschnitt 27 der
Kurbelwelle 19 zuzuordnen und an der Getriebeeingangswelle 25 einen
hohlwellenartig ausgebildeten Abschnitt vorzusehen, in den der Wellenabschnitt 27 eingeführt werden
kann.
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- 11
- primäre
Schwungmasse
- 13
- sekundäre
Schwungmasse
- 15
- Feder
- 17
- Bolzen
- 19
- Kurbelwelle
- 21
- Kupplung
- 23
- Ausgangselement
- 25
- Getriebeeingangswelle
- 27
- Wellenabschnitt
- 29
- Hohlwellenabschnitt
- 30a,
30b
- Lager
- 31a,
31b
- Nadellager
- 33
- Lagerbüchse
- 35a,
35b
- Abdichtelement
- 37
- Hülsenabschnitt
- 39
- Lagerhülse
- 41
- Montagevorsprung
- 43
- Axiallager
- 45a,
45b
- Anlaufscheibe
- A
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2007/041980
A1 [0003]